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基于组合测距的无线传感器网络自定位算法

传感技术学报 2016年第5期29卷 739-744页

作者：郄剑文贾方秀李兴隆王晓鸣南京理工大学智能弹药技术国防重点学科实验室南京210094 中国工程物理研究院化工材料研究所四川绵阳621900

针对如何在锚节点密度较低的情况下提高无线传感器网络中节点自定位精度的问题,本文提出了一种基于RSSI和TDOA组合测距的加权质心定位算法。该算法分别对传统RSSI和TDOA测距模型增加了校验参数及温度补偿,将未知节点与锚节点间距离估计... 详细信息

针对如何在锚节点密度较低的情况下提高无线传感器网络中节点自定位精度的问题,本文提出了一种基于RSSI和TDOA组合测距的加权质心定位算法。该算法分别对传统RSSI和TDOA测距模型增加了校验参数及温度补偿,将未知节点与锚节点间距离估计值的倒数作为权值参数,再利用加权质心算法计算出未知节点的位置坐标。硬件试验表明室内环境中基于改进RSSI测距模型的定位算法相比于传统RSSI质心定位算法的误差改进比率为56.2%,仿真结果显示基于组合测距的定位算法在锚节点密度较低时也能达到较高的定位精度。

关键词：无线传感器网络定位信号强度指示到达时间差

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基于警戒机制与沙猫群优化的WSN定位算法

华中科技大学学报(自然科学版) 2024年

作者：余修武刘胤昊李登峰张可刘永南华大学资源环境与安全工程学院深圳大学物理与光电工程学院

为了提高无线传感器网络定位算法的精确度，利用改进的沙猫群算法优化基于信号强度指示的定位算法(LISCSO)。首先，利用Tent混沌映射优化初始种群，丰富种群多样性；其次，令平衡参数非线性化并引入麻雀警戒机制，提高算法寻优能力；然... 详细信息

为了提高无线传感器网络定位算法的精确度，利用改进的沙猫群算法优化基于信号强度指示的定位算法(LISCSO)。首先，利用Tent混沌映射优化初始种群，丰富种群多样性；其次，令平衡参数非线性化并引入麻雀警戒机制，提高算法寻优能力；然后，结合高斯和柯西变异的优势，避免陷入局部最优；最后，构建目标函数，利用改进的沙猫群优化算法(ISCSO)进行寻优，计算定位结果。仿真结果表明，ISCSO的初始种群分布更为均匀，为后续寻优建立了基础优势；在多种类型测试函数下具有良好的寻优效果；保持环境参数相同，在不同锚节点数下，LISCSO算法相较于对比算法定位误差降低了16.76%，25.91%，31.36%和12.76%，在不同通信半径下，定位误差降低了14.75%、19.52%、28.30%和11.29%，在不同噪声标准差下，定位误差降低了41.18%，25.93%、45.95%和20.11%，证明LISCSO算法具有更准确的定位结果。

关键词：无线传感器网络定位算法沙猫群优化算法麻雀警戒机制信号强度指示

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矿井人员融合定位系统

工矿自动化 2018年第4期44卷 74-79页

作者：吴静然崔冉赵志凯有鹏张雷中国矿业大学徐海学院江苏徐州221008 中国矿业大学物联网(感知矿山)研究中心江苏徐州221008 中国矿业大学信息与控制工程学院江苏徐州221116

针对基于传统接收信号强度指示(RSSI)指纹定位算法的井下人员定位系统在离线采样阶段指纹数据库采集工作量大、易受井下环境影响,基于行人航迹推算(PDR)算法的定位系统存在误差累计的问题,设计了一种基于改进RSSI指纹定位算法和PDR算法... 详细信息

针对基于传统接收信号强度指示(RSSI)指纹定位算法的井下人员定位系统在离线采样阶段指纹数据库采集工作量大、易受井下环境影响,基于行人航迹推算(PDR)算法的定位系统存在误差累计的问题,设计了一种基于改进RSSI指纹定位算法和PDR算法的矿井人员融合定位系统。该系统采用GS1011控制器和MPU9150惯性传感器构成智能终端,将采集的惯性传感器、RSSI和时间戳数据通过井下WiFi网络上传至地面监控中心定位服务器;定位服务器采用扩展卡尔曼滤波对RSSI指纹定位算法和PDR算法的定位信息进行融合,实现井下人员定位。试验结果表明,该系统平均定位误差为1.79m,小于单独采用RSSI指纹定位算法或PDR算法的系统定位误差,定位精度满足井下人员定位要求。

关键词：井下巷道矿井人员定位指纹定位信号强度指示行人航迹推算 PDR定位扩展卡尔曼滤波融合定位

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一种基于分布式子空间的共享单车定位算法

现代电子技术 2018年第18期41卷 17-21,27页

作者：何涛张健徐鹤姜彦男南京邮电大学工程训练中心江苏南京210003 南京邮电大学电子科学与工程学院江苏南京210003 南京邮电大学计算机学院江苏南京210003

共享单车逐步成为中国规模最大的城市交通代步解决方案,为城市人群提供更加快捷、环保的城市出行服务。为了进一步提高共享单车的利用率和安全性,分析在城市复杂环境下影响定位的主要因素,结合现有的共享单车的定位方式,提出一种基于层... 详细信息

共享单车逐步成为中国规模最大的城市交通代步解决方案,为城市人群提供更加快捷、环保的城市出行服务。为了进一步提高共享单车的利用率和安全性,分析在城市复杂环境下影响定位的主要因素,结合现有的共享单车的定位方式,提出一种基于层次分布式子空间的定位算法。通过各点之间的接收信号强度指示以及标准点坐标定位实现共享单车的精准定位。仿真结果表明,所提出的算法较现有的方法具有较高精度的定位,能够提高单车的使用率以及实现对单车状态的实时反馈。

关键词：共享单车节点定位层次分布式子空间定位算法城市出行信号强度指示

基于MNN改进粒子滤波的指纹库定位算法研究

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计算机工程与设计 2014年第7期35卷 2283-2288页

作者：张翔熊剑武和雷郭杭南昌大学信息工程学院江西南昌330031 南昌大学环境与化学工程学院江西南昌330031

考虑到基于Zigbee传感器网络信号强度指示的指纹库定位算法只适用于静态条件下的定位,无法有效去除受噪声污染严重的有害数据,定位精度不尽人意,根据噪声的分布特点,引入粒子滤波技术,优化了该算法,有效去除了受噪声污染的有害数据,实... 详细信息

考虑到基于Zigbee传感器网络信号强度指示的指纹库定位算法只适用于静态条件下的定位,无法有效去除受噪声污染严重的有害数据,定位精度不尽人意,根据噪声的分布特点,引入粒子滤波技术,优化了该算法,有效去除了受噪声污染的有害数据,实现了目标的动态精确定位跟踪。传统粒子算法在应用过程中对重要性分布函数做了高斯分布假设,使得定位精度受到影响,将多层神经网络引入滤波算法进行补偿优化。实验结果验证了改进算法的优越性,其在静态条件下平均定位误差小于1.14m,动态跟踪定位精度也有很大幅度的提高,具有实际应用价值。

关键词： Zigbee传感器网络信号强度指示指纹库定位算法粒子滤波多层神经网络

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实用的地面卫星接收防插播技术方案

电视技术 2010年第11期34卷 75-77页

作者：夏利民刘耀文金玉玉溪市广播电视局云南玉溪653100

卫星接收机在接收信号受到攻击或信号异常时,由于误码率激增,用于信号强度的指示器显示会出现大幅度衰落变化。设计了一块附加控制电路板,可以对卫星接收信号是否正常进行自动监控,信号受到攻击或信号异常时可自动切换信号,同时发出声... 详细信息

卫星接收机在接收信号受到攻击或信号异常时,由于误码率激增,用于信号强度的指示器显示会出现大幅度衰落变化。设计了一块附加控制电路板,可以对卫星接收信号是否正常进行自动监控,信号受到攻击或信号异常时可自动切换信号,同时发出声光报警,攻击过后能自动恢复正常播出,从而实现收转卫星信号的安全播出与自动控制。

关键词：卫星接收机非法信号插播信号强度指示自动控制信号切换

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基于果蝇优化的室内终端定位算法研究

基于果蝇优化的室内终端定位算法研究

作者：郝娟贵州大学

学位级别：硕士

果蝇是一种嗅觉和视觉均较为灵敏的节肢动物,其嗅觉、视觉、先天性免疫应答功能为果蝇优化的研究和发展提供了重要的生物理论基础。另一方面,果蝇优化算法为解决室内终端节点定位问题提供了又一新途径,但相关研究工作较为匮乏。为此,针... 详细信息

果蝇是一种嗅觉和视觉均较为灵敏的节肢动物,其嗅觉、视觉、先天性免疫应答功能为果蝇优化的研究和发展提供了重要的生物理论基础。另一方面,果蝇优化算法为解决室内终端节点定位问题提供了又一新途径,但相关研究工作较为匮乏。为此,针对室内环境下未知节点的定位精度低的问题,依据果蝇的嗅觉、视觉、免疫应答生物理论,探讨三种新型果蝇优化算法,并求解ZigBee节点定位问题及展开算法的计算复杂度分析和比较性的数值实验研究。该研究工作不仅有助于提高室内终端节点的定位精度,而且也有助于果蝇优化算法的快速发展。主要工作和取得的成果概述如下:1、针对二维ZigBee节点定位问题,将含噪声的接收信号强度指示定位模型转化为非约束期望值规划模型,进而从果蝇的嗅觉、视觉和协同觅食的生物特征出发,设计随机环境下的新型果蝇优化算法并求解该模型;计算复杂度分析表明,该算法的搜索速度快;数值实验结果验证,该算法对未知节点的定位精度高、收敛性好,求解RSSI定位问题是可行的。2、针对三维ZigBee节点定位问题,将含噪声的RSSI定位模型转化为约束期望值规划模型,进而从果蝇免疫系统的运行机制和机理出发,设计果蝇协同免疫进化优化算法并求解该模型。实验结果表明,该算法求解空间环境下的节点定位问题能得到较好的节点定位效果,定位精度高,搜索速度快。3、针对噪声环境下三维RSSI节点定位问题中对数损耗模型的路径损耗指数较难确定的问题,将信号强度的平均误差作为目标函数,借助果蝇免疫应答机制和机理,设计改进型果蝇免疫优化算法并求解对数损耗模型中最佳路径损耗指数值和未知节点的坐标。数值实验显示,该算法的噪声抑制能力强,定位精度高,模型中的参数值能得到较好确定。

关键词：果蝇优化算法 ZigBee节点定位信号强度指示期望值规划模型对数损耗模型

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WiFi网络下的三维空间定位技术研究

WiFi网络下的三维空间定位技术研究

作者：董莹莹北京邮电大学

学位级别：硕士

位置服务的需求,促使了室内定位技术的探索和研究。按照定位载体的不同,一般室内无线定位技术可以分为超声波定位技术、UWB定位技术、红外定位技术、和RFID定位技术。WiFi定位属于RFID定位中的一种,其室内覆盖范围广和定位成本低廉这两... 详细信息

位置服务的需求,促使了室内定位技术的探索和研究。按照定位载体的不同,一般室内无线定位技术可以分为超声波定位技术、UWB定位技术、红外定位技术、和RFID定位技术。WiFi定位属于RFID定位中的一种,其室内覆盖范围广和定位成本低廉这两个特性,使得WiFi定位作为室内辅助定位倍受关注。目前,WiFi网络下的二维平面定位技术已经相对成熟,在前人的研究基础上,本课题致力于探索WiFi网络下的三维空间定位技术,希望通过算法上的改进,提高三维空间定位的精确度和稳定性。基本的无线定位技术,主要包括基于电波到达时间或到达时间差定位(TOA/TDOA),基于电波到达角度定位(AOA),基于电波到达信号强度定位(RSSI)。文中,比较了各种定位技术的性能,针对WiFi网络特点,一般采用RSSI定位技术。在此定位技术基础上,要提高三维空间定位的精确度和稳定性,可以从室内传播模型、信号测量、信号滤波、定位算法等方面进行改进。本文,主要从RSSI信号滤波和定位算法两方面做出探讨。RSSI信号滤波。文中通过对RSSI信号值的统计分析,说明采用对数距离路径损耗模型测距较为准确。不过,由于室内无线信道中影响RSSI值的因素较多,导致单次测量到的RSSI值幅度上下波动较大,会给测距带来一定误差,所以需要对采集到的RSSI数据先进行滤波处理。文章中,比较分析了均值滤波、高斯滤波、修正加权滤波、卡尔曼滤波的性能。通过实验仿真得出,对于RSSI信号处理,卡尔曼滤波较优。RSSI信号的测量和估计均满足高斯白噪声过程,而对于这样一个线性随机微分系统,卡尔曼滤波是最有效、最优的信息处理器,它即可以保证较优的滤波性能,同时算法实现简单、运行快速。定位算法。首先研究了传统的二维平面定位算法——三角质心法、最小二乘法、最大似然法,并且在实验环境下,仿真说明了三种算法的优劣性。其次,在对二维平面定位算法的研究基础上,深入讨论三维空间定位算法。文中,经过对2D和3D定位时间复杂度和定位精度的分析比较,得出将原有2D算法直接引申到3D定位中,存在很大问题,不仅计算成本增加而且定位精度也下降。因此,需要探索新的3D定位算法,提供有效的定位方案。有学者提出了COLA (Complexity-reduced trilateration approach)三维空间定位方案,方案中采用超级节点式网络架构将3D定位问题转化为2D定位问题,虽然定位精度高,但是对网络结构有特殊要求,不适用于传统WiFi网络。针对这些问题,作者在对PSO (Particle Swarm Optimization)优化思想和传统的CPSO (Constraint-PSO)定位算法的研究基础上,提出了改进的FCPSO (Feature-points Constraint-PSO)定位算法。算法通过特征点来约束解空间,再运用PSO算法求出最优解。如此,不但可以避免PSO算法陷入局部最优,而且可以使得算法更快的收敛,算法在定位精度和定位时间复杂度上较传统的CPSO算法都有明显的优势。最后,本文在Matlab仿真平台下,搭建了模拟的定位仿真系统,将研究的RSSI信号滤波和3D定位算法用到定位系统中。通过实验仿真结果,分析比较这几种3D定位算法的性能,并且探讨了节点密度、节点覆盖半径、测距误差三个因素对于定位结果的影响。

关键词： WiFi 信号强度指示三维空间节点定位卡尔曼滤波粒子群优化特征点约束

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无线传感器网络定位算法的研究

无线传感器网络定位算法的研究

作者：孙晶晶西安电子科技大学

学位级别：硕士

作为未来十大新兴技术之一,无线传感器网络被广泛用于军事侦察、环境监测、森林防火、医疗护理等领域,有着非常广阔的应用前景。在无线传感器网络的各种应用中,网络节点的定位是十分重要的。因此定位算法成为无线传感器网络的一个研究... 详细信息

作为未来十大新兴技术之一,无线传感器网络被广泛用于军事侦察、环境监测、森林防火、医疗护理等领域,有着非常广阔的应用前景。在无线传感器网络的各种应用中,网络节点的定位是十分重要的。因此定位算法成为无线传感器网络的一个研究热点。本论文在介绍了无线传感器网络技术的基础上,分析了现有的无线传感器网络定位算法的一般过程以及评价指标。重点研究了基于信号强度指示的定位方法和DV-Hop算法,讨论了两种算法的定位原理及流程,并进行了仿真。论文对DV-Hop算法进行了深入的研究。通过分析算法原理,并结合DV-Hop算法仿真结果,指出了算法产生误差的问题,提出了DV-Hop算法的三种改进方案。论文研究了基于信号指示强度定位方法和DV-Hop算法结合起来的改进方案,针对该方案定位精度的提高非常有限的问题,提出了另外一种改进方法,即使用全网平均校正值来改善DV-Hop算法的性能,从而达到提高定位精度的目的。然后,提出了使用求精算法来减小定位误差。最后,在总结前面几种改进方案优缺点的基础上,提出了一种新的算法,该算法的主要优点是能明显减小DV-Hop算法的定位误差,对该算法的工作流程进行了探讨。针对三种改进方案,首先从理论上分析了它们的性能。之后,对三种方案分别进行了仿真,并与DV-Hop算法进行比较。仿真结果表明,三种改进方案可以不同程度的减小DV-Hop算法的定位误差。本论文工作对网络节点的定位等方面的工作,有较好的参考价值。

关键词：无线传感器网络定位算法信号强度指示 DV-Hop