非合作信标条件下水下无线传感网可靠定位技术

传统假设水下无线传感器网络的传感器节点和信标节点都是合作的,但是在军事应用等特殊场合下,某些节点容易被敌方捕获或入侵,因而水下无线传感网络中有时会存在一些非合作的恶意节点。针对存在若干非合作信标的水下无线传感器网络定位应用,提出了一种非合作信标节点约束下水下无线传器网的可靠节点定位算法。本文算法利用一跳邻居范围内信标节点独自投票机制实现对非合作信标的判决与剔除,从而减少由于存在非合作信标节点对定位误差的影响,同时也分析了不同比例非合作信标下的定位误差界限。仿真结果验证了本文提出的算法相比传统定位算法,在平均定位精度和定位覆盖率等方面都有所提高。     

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.     

基于传感器网络的水下声音源定位方法研究

提出一种分层结构的自组织无线传感器网络(WSN)用于水下声音源的定位研究,可以广泛应用于军事、民用监控等场景;在修正的声音源衰减模型基础上,提出一种改进的非线性最小二乘算法以及极大似然算法用于水下声音源定位;仿真试验对比研究了两种算法在不同的传感器节点以及背景噪声情况下对预估定位误差的影响;试验结果表明了这种分层结构的WSN用于水下声音源定位是可行的,同时验证了最小二乘算法以及极大似然两种算法定位的有效性。     

无线传感器网络分布式节点定位算法研究

无线传感器网络在众多领域有着重大的应用价值,而网络的节点定位技术是这些应用的基本支撑技术.本文针对无线传感器网络节点的定位精度问题,提出一种新的分布式节点定位算法.介绍了算法的基本原理和实现方法.算法使用位置误差参数选择参与定位的节点,避免使用奇异信标节点信息,可以有效抑制定位误差的累积.仿真结果显示,这种算法具有定位精度高,计算复杂性和通信开销低等优点.     

基于相交环的水下无线传感器网络节点自定位研究

在水下无线传感器网络中,当网络中锚节点稀疏时会出现未知节点单跳定位困难的问题。在对已有水下定位算法分析的基础上,提出了一种新的基于相交环的两跳定位算法(Intersect Rings 2-Hops location scheme,IR2H),该算法利用同心环裁剪,缩小未知节点的定位区域,并通过两跳来定位节点。实验结果说明,IR2H算法与原有算法相比具有较高的有效定位率及较低的平均定位误差。     

水下无线传感器网络定位技术综述

水下无线传感器网络在环境监测、海上勘探、灾害预防和军事行动等方面有许多潜在的应用。由于其中大多需要使用位置信息标记感测数据,这使得定位算法成为水下无线传感器网络设计的重要组成部分。因此,为了完成水下定位,近年来人们探索了许多方法,对有关水下无线传感器网络定位的研究进行总结,分析了目前的水下定位方法和现状。为了对水下定位技术进行深入研究,还对目前的水下定位技术进行分类阐述,讨论这些技术的应用场景,并比较了它们的优缺点,为水下定位的后续研究提供参考。     

基于浮标的3D水声传感器网络节点定位

节点位置的确定是水下无线传感器网络的应用基础。为了提高节点定位精度并延长网络生命周期,提出一种使用海面浮标节点作为参考节点的水下传感器网络节点定位算法。仿真结果表明该方法提高了节点定位的精度,并在一定程度上减少了能耗。     

基于SimpliciTI协议的无线传感器网络设计

针对GPRS、ZigBee、WiFi等国际标准无线传感器网络通信协议价格高、对硬件要求高等问题,提出采用适用于小型射频网络的低功耗SimpliciTI协议设计无线传感器网络的方案。首先介绍了SimpliciTI协议的基本原理;然后给出了一种采用CC2500射频收发芯片和MSP430超低功耗微处理器芯片的无线传感器节点的电路设计方案,并介绍了基于SimpliciTI协议的无线传感器网络的组网及通信过程;最后介绍了基于距离的无线传感器网络定位算法,并针对常用的多边定位算法误差较大的问题,提出了一种改进的定位算法,即通过实际距离和估算距离的误差平方最小化来计算节点坐标的误差修正值,并采用二维双曲线算法修正未知节点的初始定位坐标,从而提高定位精度。     

基于RSSI的测距差分修正定位算法

为了抑制RSSI误差对无线传感器节点自身定位精度的影响,以三边定位算法为基础,定义了个体差异差分系数、距离差分系数和距离差分定位方程,把离目标节点最近的信标节点作为参考节点对基于RSSI的测距进行差分修正,并将差分法和质心法相结合提出了一种测距差分修正定位算法。该定位算法无需增加额外硬件开销,容易实现,定位误差可小于2.5m,适合于处理能力和能量有限的无线传感器网络节点。     

一种改进的无线传感器网络非测距定位算法

节点定位是实现传感器网络应用的前提,控制节点定位误差成为保证网络正常运行的关键。采用基于测距的定位算法,可以达到良好的精度,但需要测量装置,不适合能量受限的无线传感器网络。本文分析了常用的非测距定位算法,并在此基础上提出了一种改进的基于序列的非测距定位算法,以提高无线传感器网络定位算法的性能。     

一种基于无线传感器网络的加权阈值质心定位算法

接收信号强度指示(RSSI)是一种根据信号的损耗和距离的关系的测距定位方法,但是由于噪声、传播模型和障碍物的影响,信号的衰减关系是不一致的,距离越远精确度越低。提出一种距离倒数的加权阈值的算法,将距离较远不在阈值范围内的点舍去,对保留下的点加权精细定位。实验仿真结果验证了该算法有效性地提高了定位精度,降低了定位误差率。     

基于RSSI测距误差修正的改进型DV-distance差分定位算法

DV-distance是一种基于多跳机制的定位算法,其相邻节点间的距离通过RSSI测距技术实际测量得到。为了减少RSSI测距误差对定位精度的影响,首先对RSSI测距误差进行修正,再对已有的信标节点间计算距离误差修正值的方法作进一步改进,提出一种基于RSSI测距误差修正的改进型DV-distance差分定位算法。仿真结果表明,相比已有的定位算法,该改进算法不仅能提高节点的定位精度,还能减少网络通信开销及计算复杂度。     

基于统计不相关矢量集的集中式定位算法

为降低接收信号强度指示所产生的测距误差对定位精度的影响,提出一种基于统计不相关矢量集的集中式定位算法。通过坐标变换简化双重中心化矩阵的求解过程,使用统计不相关矢量集构造双重中心化矩阵,从而计算出节点坐标。仿真结果表明,在测距误差比较大的情况下,该算法仍能有效降低测距噪声干扰、提高定位精度,适用于低成本硬件的无线传感器网络。     

基于磁场指纹辅助的手机室内定位系统

针对当前室内无线定位信号强度易受干扰、设备部署维护成本高等缺点,以及手机在室内航位推算过程中定位误差随时间累积的问题,本文提出了基于粒子滤波磁场匹配的室内定位方法。相比于传统的航位推算方法,通过改进步态判断方式,并提出了动态步长估计算法和卡尔曼滤波航向估计算法,有效减少步态误判和定位误差。同时通过结合航位推算位置选择粒子滤波算法中的重采样区域,加快粒子收敛速度。最后,通过仿真分析和实际室内环境测试结果表明,本文提出的定位方法能够有效地减小定位误差,并实现2米的定位精度。     

Research on human intruder detection and localization based on LCX sensor

Many aspects of the intruder detection system (IDS) based on the LCX sensor are still unknown due to its complex propagation characteristics. In order to study the field disturbance mechanism of human intruder and to reduce the phase error caused by the initial state of the detection signal, a novel method of improving the localization accuracy is proposed. At the frequencies of 40, 100, and 200 MHz, the IDS based on the LCX sensor is proposed by analyzing the scattering characteristics of the radar cross section (RCS) of human intruder and using IQ demodulation method. According to the characteristics of the IDS, the RCS is obtained by irradiating the human intruder from three typical radiation directions, which are front, side, and low‐side direction in the mentioned frequency range. Combined with the method of pulse accumulation and synchronous subtraction, the intruder localization can be easily realized by using pulse delay positioning method. The results demonstrate the improvement in localization accuracy and the decrement in false positive rate, and the positioning error is less than 1 m.     

基于UKF的环境自适应UWB/DR室内定位方法

针对复杂室内环境下超宽带（Ultra WideBand,UWB）信号传播的非视距（Non Line Of Sight,NLOS）误差问题,本文提出了一种基于无迹卡尔曼滤波（Unscented Kalman Filter,UKF）的环境自适应UWB/DR室内定位方法.该方法通过建立自适应UKF滤波模型,将UWB定位信息和航迹推算（Dead Reckoning,DR）定位信息进行融合.依据新息和高斯分布的3σ原则来对UWB定位结果进行非视距检测,再通过新息的实时估计协方差和理论协方差来构建环境适应系数,进而用此系数动态修正UWB定位的观测噪声,使得观测噪声自适应真实环境,降低NLOS误差对融合定位结果的影响.实验结果表明,该方法能有效减小UWB定位的NLOS误差,并且由于环境适应系数的创新引入,比UKF定位和粒子滤波定位（Particle Filtering,PF）有更高的定位精度和更强的抗NLOS误差性能.     

基于分布式信誉评价的低能耗安全定位算法

针对无线传感器网络中节点安全定位和能耗问题,提出了一种基于分布式信誉评价的低能耗安全定位算法。该算法引入簇头节点中可靠节点表(TNT)和备份簇头节点的概念,通过查找TNT快速定位可靠信标节点,并且备份簇头节点协助、监督簇头节点,减轻簇头节点的工作负荷,且参与信标节点信誉值整合过程,增强了信标节点的可靠性和完整性,提高了节点定位的效率和安全性,降低了系统能耗,提高了恶意节点检测率。仿真实验表明,在恶意节点存在的环境中,该算法能有效提高恶意节点的检测率,减少定位误差,削弱恶意节点对定位系统的破坏和影响,实现节点的安全定位。     

基于三维坐标修正的改进型3DDV-Hop定位算法

针对传统3DDV-Hop算法对未知节点定位误差较大的问题,研究人员提出了各类基于跳数、跳距计算方法进行改进的定位算法,但这些算法中对跳数、跳距计算的改进方法有待优化且未二次求精未知节点坐标;为此,提出一种基于三维坐标修正的改进型3DDV-Hop定位算法,该算法通过为节点设定3类通信半径以及跳距加权以减少跳数、跳距计算误差,并构建正方体交叉区域对未知节点坐标进行二次求精。通过实验结果对比分析可知：本文所提基于三维坐标修正的改进型3DDV-Hop定位算法对未知节点平均定位误差确有显著降低。     

基于改进双向测距到达时间差定位算法的超宽带定位系统

针对传统无线定位技术在室内定位精度不高的问题,设计实现了一种基于超宽带（UWB）技术的室内定位系统。首先,提出了定位服务器与移动端APP实时交互的系统结构,解决室内移动人员自主定位与导航的问题。其次,在双向测距（TWR）算法中增加一条无线电信息以减小时钟偏移引起的测距误差,从而提高算法性能。最后,将通过到达时间差（TDOA）定位算法得到的双曲面方程组进行线性化处理后结合Jacobi迭代法完成求解,避免了使用标准TDOA定位算法难以直接解算的情况。经测试,该系统在楼道房间等场景中能稳定工作且定位误差控制在30 cm以内,相比基于WiFi、蓝牙等技术的定位系统在定位精度上提高了10倍左右,能够满足在复杂室内环境中的精确移动定位需求。     

基于量子遗传的蒙特卡洛节点定位算法

针对无线传感器网络(WSNs)节点定位的问题,提出了一种量子遗传算法与蒙特-卡洛相结合的定位算法(QGA-MCL).将QGA应用于MCL中的采样过滤阶段,通过合理的编码方案、译码方案以及量子旋转门对采样区域中随机产生的量子染色体进行操作,提高了样本寻优效率和定位精度,并加快了算法的收敛速度.仿真结果表明:与蒙特-卡洛定位算法相比,提出的QGA-MCL算法能够减少约10.2％的定位误差,同时,算法的收敛速度也得到了显著提升.