基于改进的RSSI无线传感器网络节点定位算法研究

研究无线传感器网络节点定位问题。接收信号强度值(RSSI)直接影响无线传感器网络节点定位准确度,而现有定位算法没有考虑锚节点的RSSI消息,造成节点定位精度低。为了提高无线传感器网络节点的定位精度,提出了一种基于RSSI的质心定位算法。首先通过无线信号强度计算出节点间RSSI值,然后把RSSI值转换成质心算法权值,最后采用质心定位算法对待测节点位置进行估计,获得节点的准确位置。仿真实验结果表明,与现有质心定位算法相比,基于RSSI的质心定位算法在不增加成本、通信功耗的情况下,提高了节点定位精度,降低了定位误差,适合各种规模的无线传感器网络的节点定位。     

一种基于RSSI相似度的室内定位算法

无线传感器网络中节点的位置信息在很多应用中具有重要意义.本文研究了实际环境中节点的RSSI特性,为提高无线传感器节点定位的精度,提出了无线传感器节点在空间环境上的RSSI相似度概念,采用RSSI相似度作为权重因子,改进了加权质心算法.实验结果表明.改进后的算法具有更小的平均定位误差、更强的环境干扰鲁棒性.     

基于RSSI加权质心和GASA优化的WSN定位算法

针对无线传感器网络节点在自身定位中广泛存在较大的定位误差的问题,提出一种基于RSSI加权质心和GASA优化的无线传感器网络定位算法。该算法假设无线传感器网络中存在一定比例的位置已知的锚节点,利用RSSI加权质心算法计算未知节点与锚节点间的距离,建立以未知节点位置为参数的数学模型,用GASA优化算法计算最优解从而获得未知节点的位置,实现未知节点自身的定位。仿真实验的结果表明,当锚节点个数为30,算法的平均定位误差在10%以内,比RSSI加权质心算法降低了10%~15.5%左右,并且随着节点个数的增加平均定位误差降低。     

无线传感器网络中基于RSSI的加权DV-HOP定位方法

节点位置是无线传感器网络应用不可缺少的信息。DV-HOP算法是一种常见的无线传感器网络节点自定位算法。标准DV-HOP算法在计算跳数时并未根据邻居节点间距离对跳数进行加权处理,导致当邻居节点间距离差别较大时算法定位精度低的问题。从RSSI的耗散模型可看出,RRSI可以作为距离的比征,提出一种基于RSSI的DV-HOP加权算法。该算法基于节点接收信标节点位置元组时的信号强度(RSSI)对邻居节点间跳数进行加权处理,将节点间的跳数与距离相关联。仿真实验结果证明该加权算法可大大提高定位精度。     

基于无线传感器网络的同时定位与跟踪

研究无线传感器网络在位置信息不确定时,同时定位无线传感器网络节点并跟踪移动目标。利用RSSI测量节点对之间的距离,多维定标技术根据距离矩阵完成传感器网络的初始定位。估计与更新阶段提出了压缩EKF滤波确定传感器节点位置和目标位置。仿真结果显示:算法在较低的网络覆盖率下有较高的定位和跟踪准确度,在初始定位误差为5m时,节点和跟踪误差均小于3m,特别是在长距离的跟踪任务中有很好的精度和实时性。     

一种自适应煤矿井下环境的加权质心节点定位算法

为提高煤矿井下无线传感器网络节点定位精度,提出了一种自适应煤矿井下工况环境的加权质心节点定位算法;在信标节点双链式部署结构的基础上,首先利用未知节点周围RSSI信号强度最大的信标节点之间的位置信息和信标节点的平均RSSI值自适应地估计环境参数,再应用无线信号强度衰减模型计算未知节点到信标节点的距离,最后采用加权质心定位算法的平均值确定最终的节点位置坐标;仿真实验结果表明,所提出方法的平均定位误差为0.94m,有效降低了环境因素及RSSI的随机性对定位精度的影响,可用于煤矿井下无线传感器网络节点实时定位系统中。     

环境监测无线传感器网络节点定位算法研究

无线传感器网络节点的定位技术是其关键技术之一,具有十分重要的地位。传感器节点采集到的数据必须结合其位置信息才有意义。结合环境监测无线传感器网络,通过对节点定位的基本原理和近几年国内外典型定位算法的分析研究,采用信号强度测距（RSSI）方法对其进行节点定位。为了提高定位精度,进一步对该方法进行了算法改进及节点坐标修正,最终实现了对目标的有效定位。通过仿真结果分析比较表明该方法平均定位误差小,是一种可行的定位算法。     

改进的RSSI测距和定位算法

分析了RSSI(received signal strength indicator)测距的原理及环境对RSSI的影响。论述了高斯模型校正算法,该算法中因含有与环境相关的路径散逸指数而产生较大测距误差。针对这一问题,提出了基于锚节点的高斯校正算法,该算法以锚节点对之间的已知距离和测量的RSSI值为参考,对由被测RSSI值得到的距离进行校正,消除了路径散逸指数,并用网络连通信息和RSSI联合定位。仿真结果证明:采用锚节点的高斯校正算法进行定位不受环境影响,不同环境下最大定位波动为0.11%,定位误差显著减小,可应用到实际的无线传感器网络的定位系统中。     

基于RSSI测距的信标节点自校正定位算法

节点定位是无线传感器网络中的重要应用之一.为了有效抑制各种因素对无线传感器节点定位精度的影响,以三边定位算法为基础,提出了一种基于误差校正的定位算法.该算法通过测量信标节点之间的距离,获得信标节点RSSI值测量误差和网络的定位误差,并对误差进行补偿,从而提高整个网络的定位精度.实验结果显示,该算法能明显提高定位精度和稳定性,具有普遍应用意义.     

WSNS中基于箱线图的误差自校正定位算法

针对基于接收信号强度指示(RSSI)的无线传感器网络(WSNs)节点定位技术易受环境影响、算法运算量大等问题,提出一种基于箱线图的误差自校正定位算法.该算法采用箱线图法处理测距过程中的异常RSSI值,利用自校正最小二乘法消除测距误差进而实现节点定位.仿真和实验结果表明,该算法可以有效抑制异常RSSI值,显著提高节点定位的准确性和稳定性,而且无需建立复杂的数据传播模型或构造RSSI位置指纹分布图.     

基于PDR/UWB紧耦合的足绑式行人导航技术

为了解决低成本微机电惯性导航系统存在的累积误差问题,提出一种基于融合行人航迹推算(PDR)和超宽带(UWB)无线定位的实时室内行人导航系统.利用加速度计和磁强计进行初始姿态对准;考虑滤波误差估计,推导了惯性导航算法;依靠加速度计和陀螺仪的"与"逻辑进行行人步态检测;实施零速更新(ZUPT)提供速度误差观测量,利用UWB系统提供位置误差观测量;设计具有野值辨识机制的扩展卡尔曼滤波器进行数据融合.对提出的行人导航算法进行实验验证,结果表明该行人导航算法与传统定位方法相比能够有效提高行人定位精度.实验中,该行人导航算法能够获取低于0.2 m的定位误差,且稳定、不发散.     

基于超宽频距离传感器的移动目标定位系统

介绍了一种基于超宽频的高精度距离传感器P410（PulsON410）,阐明了它的测距与通信模块（RCM）和单基站雷达模块（MRM）的2种测距模式与原理,论述了典型的室内定位系统的原理与相关算法。在三边定位算法的基础上建立了参考节点呈等边三角形排列的定位系统,分别实现了在2种测距模式下单移动目标的定位跟踪。分析了该传感器在基于RCM测距模式下进行定位的定位精度。仿真实验结果表明：在等边三角形内部,定位误差分布呈现规律性,由三边向质心呈逐渐降低趋势,为进一步优化该系统的定位精度提供了依据。     

基于序贯处理的航位推算组合导航算法研究

对由捷联惯导和测速设备所搭建的航位推算系统进行了研究,提出了一种基于航位推算系统的组合导航算法。该算法在传统的航位推算算法的基础上,利用惯组中加速度计组合的输出和航位推算给出的位置与姿态完成了惯导速度更新。将惯导速度与航位推算速度构造的速度量测和由航位推算位置与地标点给出的位置参考构成的位置量测输入卡尔曼滤波器,采用序贯处理完成了对姿态误差的估计。这种方法较好的解决了组合导航系统具有多个输出频率差异很大的量测时信息融合的问题。最后通过半实物仿真对该算法的有效性进行了验证。     

结合位置指纹和行人航迹的室内定位技术

主要对室内定位技术展开研究,首先通过手持智能设备收集指定范围样本点的坐标及wifi热点信息;然后应用位置指纹定位方法进行绝对定位;为了提高行走过程中定位的准确性和实时性,采用行人航迹推算算法,即通过手机传感器采集并经处理的数据进行步频检测、步长估算和方向检测,实现相对位置变化的估算.行人航迹算法克服位置指纹定位的不稳定性,而位置指纹定位算法及时调整行人航迹算法带来的累积误差.实验结果表明两种室内定位技术的结合有效提高了室内定位的准确性,能充分应用到实际生活中.     

基于手持设备的室内定位系统设计与实现

为解决无法在室内使用GPS的问题,设计并实现了基于常用手持设备(如手机、平板电脑)的室内定位系统。系统融合了传统的惯性定位方法和基于WiFi信号强度定位方法,易于搭建,仅需一个包含惯性传感器、电子罗盘、WiFi扫描的手持设备。提出了惯性定位中的路径匹配算法和WiFi信号定位方法中的位置估计算法。经实际测试,系统定位精度小于4m。     

Virtual lifeline: Multimodal sensor data fusion for robust navigation in unknown environments

We present a novel, multimodal indoor navigation technique that combines pedestrian dead reckoning (PDR) with relative position information from wireless sensor nodes. It is motivated by emergency response scenarios where no fixed or pre-deployed global positioning infrastructure is available and where typical motion patterns defeat standard PDR systems. We use RF and ultrasound beacons to periodically re-align the PDR system and reduce the impact of incremental error accumulation. Unlike previous work on multimodal positioning, we allow the beacons to be dynamically deployed (dropped by the user) at previously unknown locations. A key contribution of this paper is to show that despite the fact that the beacon locations are not known (in terms of absolute coordinates), they significantly improve the performance of the system. This effect is especially relevant when a user re-traces (parts of) the path he or she had previously travelled or lingers and moves around in an irregular pattern at single locations for extended periods of time. Both situations are common and relevant for emergency response scenarios. We describe the system architecture, the fusion algorithms and provide an in depth evaluation in a large scale, realistic experiment.     

UWB定位系统FPGA基带处理设计

基于到达时间差(TDOA)算法,设计了一个脉冲超宽带(IR-UWB)室内定位系统的原理验证样机。主要介绍传感器捕捉标签发送的IR-UWB窄脉冲,进而测出窄脉冲到达传感器时刻的方法。利用FPGA中数字时钟管理器(DCM)的相移器功能模块(PS)构成延迟锁相环(DLL),测得到达传感器的窄脉冲相对于同步时钟的时刻。原理验证系统定位精度优于40cm,达到设计要求。     

基于MEMS惯性传感器的行人航位推算系统

提出一种基于低成本MEMS自包含传感器,能自主完成数据采集、数据处理的行人航位推算（PDR）系统.硬件平台集成三轴加速度计、三轴陀螺仪、三轴数字罗盘及气压计,不需任何额外设施.通过自包含传感器测量行人行走的步长、方位及高度,实现行人室内、外三维定位.采用加速度信号实现跨步探测和步长估计.利用互补滤波器融合加速度计、陀螺仪和数字罗盘数据,矫正陀螺仪的测量误差和磁场干扰对数字罗盘的影响,提高行人行走的方位精度.测试结果表明：系统的定位误差低于行进距离的4％,满足行人定位要求.验证了系统的有效性和可靠性.     

基于多传感器的行人航向推算算法研究

针对室内行人航位推算(PDR)系统中单一地以陀螺仪作为航向估计会出现误差累积和航向角偏移的问题,提出一种由方向传感器和陀螺仪组合的航向角校正算法。首先,利用卡尔曼滤波（Kalman Filter KF）分别消除方向传感器的信号干扰和陀螺仪的动态漂移误差;然后,通过陀螺仪和方向传感器测量的航向角差值是否超过阈值来判断是否存在硬磁场干扰;最后,根据硬磁场干扰情况对航向角估计值进行相应的角度补偿得到新的航向角估计值。实验表明,该算法的航向推算性能优于启发式漂移消除算法和增强式启发式漂移消除算法。     

Wearable indoor pedestrian dead reckoning system

We introduce a wearable pedestrian indoor localization system with dynamic position correction. The system uniquely combines dead reckoning and fiducial marker-based localization schemes, exclusively using widely available, low end and low power consumer hardware components.The proposed system was tested with various walking patterns inside a building, achieving an indoor positioning accuracy of 3.38% of the total distance walked. This accuracy is comparable to those obtained with solutions deploying specialized high cost hardware components. The low cost wearable system proposed herein could serve as the foundation for a pervasive solution for indoor way finding and patient tracking.