物联网环境下多终端协同室内定位技术研究
作者单位:广东工业大学
学位级别:硕士
导师姓名:程良伦;穆军
授予年度:2018年
学科分类:1305[艺术学-设计学(可授艺术学、工学学位)] 080904[工学-电磁场与微波技术] 0810[工学-信息与通信工程] 13[艺术学] 0809[工学-电子科学与技术(可授工学、理学学位)] 081104[工学-模式识别与智能系统] 08[工学] 0804[工学-仪器科学与技术] 080402[工学-测试计量技术及仪器] 081001[工学-通信与信息系统] 081101[工学-控制理论与控制工程] 0811[工学-控制科学与工程]
主 题:物联网 多终端协同 节点定位 无线传感器网络 位置指纹优化
摘 要:定位作为物联网位置感知的底层支持技术,能否精准定位是物联网全面解决方案的关键因素,如何助力精确位置感知服务成为物联网应用中的重要一环。由于大部分的定位技术都存在铺设和后期维护成本及功耗,定位稳定性以及精度较低等问题,从而为精准定位带来了挑战性。总的来说,要在实践中提供高精度室内定位还存在以下问题:1)室内复杂环境多障碍物、移动的生产设备等使网络拓扑动态变化,造成不规则网络结构;2)现有大部分定位算法忽略了网络结构不规则情况,直接进行估计定位造成定位误差;3)室内无线信号传播动态性强,容易受到干扰波动较大。因此在本文的研究中,为了解决这些问题提升定位性能以提供精准室内位置服务为目标,在物联网应用环境下,以研究多终端的协同定位技术为提高定位性能目标,分别作出了如下几方面的工作:1)首先针对现有的物联网环境下快速发展的无线传感网,基于传感器节点提出的定位算法MDS-MAP以及基于此算法上改进的算法都忽略了各向异性网络情况下距离估计矩阵的定位误差问题。因此本文提出了基于MDS的各向异性传感网节点协同MDS-REP(PDM)定位算法,通过结合各向异性网络REP和PDM算法利用未知节点与Beacon节点之间协同定位,有效的消除了最短距离矩阵误差的问题;2)然后针对基于RSSI的无线信号指纹定位技术,由于在离线指纹数据库建立阶段指纹信息不准确及实时性不强,以及在线定位阶段定位算法匹配效果不理想的情况,提出了依靠指纹优化的终端协同定位技术,该技术利用物理位置与指纹空间相异性表征的映射,通过多终端采集数据协同实时优化指纹数据库,以及利用采集点之间指纹信号间的相似性用多维标度技术进行定位得到待测点定位终端的坐标;3)通过实验仿真验证本文所提出的定位方法的定位效果。本论文是在面向物联网环境应用下通过多终端间协同,研究基于传感器终端节点之间和无线信号指纹多终端间的协同定位,通过合理运用多终端协同收集数据进行辅助定位。通过大量实验仿真表明,本文提出的定位方法性能明显优于已有的室内定位系统,可以得到精度更高的定位效果,能更好的适应物联网复杂的室内环境定位应用。