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《基于位姿評估的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)自主移動節(jié)點定位技術(shù)研究》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫。
1、可得節(jié)點D的坐標為：瓜i再而=d。瓜i再麗=吃妊i再而=吃(2。1)蛩Y虼．-一鼉Yc)』)7～lI《X2a一《+菇一鬈2十吱2一露222](2．2)2(虼一鼉列l(wèi)《一《+菇一鬈十吱一露jp一7Ak，虼)B如，乃)圖2．1三邊測量法c(乙，咒)2．1．2三角測量法如圖2．2所示，已知A，B，C三個節(jié)點的坐標分別為(蘢，咒)，(xb，Yb)，(蓯，Yc)，節(jié)點D相對于節(jié)點A，B，C的角度分別是：／_ADB，ZADC，ZBDC，假設(shè)D的坐標分別為b，YO對于節(jié)點A，c和角ZADC，如果弧AC在AABC內(nèi)，那么能夠惟一確定一個弱，對圓心為鋏k，，勤，)，半徑為I，那么a=／-a0
2、1c=f2萬一2ZADC)，并存在下列公式：抵■哥可i訂=吒瓜i哥可i可=尹(2．3)k—心)2+(乩一咒)2=2，i2—2，i2COS蠢上式可以確定圓心qXOl，Y01)點的坐標和半徑毛。圊理對A，B，／_ADB黍JB，C，么肋e分別確定圓心D2k：，Yo：)，半徑吃，圓心gk，，Yo，)，半徑吩。6、1，、l，‘‘一％蕩，J●、，l≮2p。．．．．．．．．．．。L=1●●●●』X》、—．．．．．．．．。．．。L最后利用三邊測量法，由點01，02，03確定D的坐標。A圖2。2三角測量法e2．1．3極大似然估計法如圖2．3所示，咒個信標節(jié)點豹坐標分別為k，Y，)，沁，Y2)
3、，?，(％，Y。)，它們到節(jié)點D的距離分別為破，d：，?，吱，假設(shè)節(jié)點D的坐標為b，Y)。那么存在下列公式：f(鼉一善r+《魏一y)2=砰jil(Xn-X)2+(羹一y)2：矗：(2．4)使用標準的最小均方差估計方法可以得到節(jié)點D的坐標為：曼：(ArA)-1Ar易f2如一蕞)式中A=I；12(鈿一蕞)72l，～《弋一2n2《oh+東《一．一砰噍q協(xié)《％《矗政9．一，；一●＆糖(x1．y1)(Xrt。yn)(x3。y3)圖2．3極大似然估計法2．2基于距離的定位技術(shù)在基于距離的定位中，測量節(jié)點間距離或者方位時采用的方法有RSSI[221，TOAt矧，TDOA[矧或者AOA[2
4、51等。其中RSSI方式是使用褥最多。2．2．1基于RSSI的定位在基于接收信號強度指示RSSI的定位技術(shù)中，發(fā)射節(jié)點的發(fā)射信號強度已知，接收節(jié)點測量收到信號的強度，計算信號的傳播損耗，然后利用理論或者經(jīng)驗?zāi)Ｐ蛯鬏敁p耗轉(zhuǎn)億為距離，最后冪
5、j用已有的算法計算出節(jié)贏的位置。RSSI方式雖然符合低功率、低成本的要求，但相應(yīng)精度也較低。RADAR[22j是一個基于RSSI技術(shù)的室內(nèi)定位系統(tǒng)，用以確定目標節(jié)點在樓層內(nèi)的位置。在這個系統(tǒng)中，未知節(jié)點定期發(fā)射信號，發(fā)射功率預(yù)先知道，基站接收到信號后測得其接收功率，從而可以計算出信號的傳播損耗，然后利用信號傳播模型來計算發(fā)射節(jié)點的位置。將
6、射頻信號強度轉(zhuǎn)化為距離所用到的信號傳播模型有兩種：經(jīng)驗?zāi)Ｐ秃屠碚撃Ｐ?。?jīng)驗?zāi)Ｐ褪侵附⒁粋€位置和信號功率的關(guān)系數(shù)據(jù)庫。其方法是，在室內(nèi)選取一定數(shù)量的測試點，發(fā)射節(jié)點在這些點上發(fā)射信號，記錄下各基站接收到的信號功率，實際定位的時候?qū)y得的信號功率和數(shù)據(jù)庫中的信號功率進行比較，以～定模式選出匹配程度最好的那個信號功率組對應(yīng)的位置作為節(jié)點位置。理論模型即信號衰減與傳播距離之間的關(guān)系式如下：刪，cdBm]=P(do)[dBm]-10nlog時{發(fā)群2旋喜c仁5，矸矽表示基站接收信號功率，e(do)表示參考節(jié)點發(fā)射的信號功率，n表示路徑長度和路徑損耗的比率，如表示參考節(jié)點和基站之間的
7、距離，nW表示節(jié)點和基站之間的墻壁個數(shù)，C表示信號穿過墻壁個數(shù)的閡值，WAF表示信號穿過墻壁的衰減因子，d表示未知節(jié)點和基站之間的距離。基站在測得接收信號功率后利用這個模型就可以計算出未知節(jié)點和基站的距離，當計算出節(jié)點與三個或三個以上基站的距離后，利用三邊測量法計算節(jié)點的位置。利用理論模型計算節(jié)點位置的方法精度比前一種方法差，因為在實際環(huán)境中各種因素的不確定性導(dǎo)致了理論模型往往與實際情況相差很遠。有很多文獻對這個方面作了研究，文獻‘矧中SPOTON定位系統(tǒng)利用的信號衰減模型結(jié)合了理論模型(1／r2)$tl實際環(huán)境。文獻‘堋中LANDMARC定位系統(tǒng)和文獻‘2研中提出的Fer
8、ret系統(tǒng)則對信號衰減模型進行動態(tài)校準，通過這種方法盡管能夠提高定位精度，但需要在網(wǎng)絡(luò)中布置大量額外的接收節(jié)點，增加了網(wǎng)絡(luò)配置的成本。2．2．2基于TOA的定位在基于到達時間TOA的定位機制中，已知信號的傳播速度，根據(jù)信號的傳播時間來計算節(jié)點間的距離，然后利用已有算法計算出節(jié)點的位置。例如可以采用噪聲序列產(chǎn)生聲波信號，然后利靂聲波的傳播時間來測量節(jié)點聞的距度。與無線射頻信號相比，聲波對節(jié)點硬件的成本和復(fù)雜度的要求都低，但是容易受到大氣條件的影響。基于TOA的定位精度高，但需要節(jié)點間精確的時間同步，無法用于松散耦合型
