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基于测距的无线传感器网络节点设计及定位技术研究

作　者: 倪继峰
导　师: 姚明海；朱华
学　校: 浙江工业大学
专　业: 控制理论与控制工程
关键词: 无线传感器网络节点定位环境应急车
分类号: TN929.5
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 74次
引　用: 2次
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内容摘要

无线传感器网络是涉及多学科交叉、备受国际关注的前沿高端科技,也是21世纪最热门的研究领域之一。无线传感器网络具有网络自愈能力强、网络规模大、覆盖区域广、网络自组织功能等优点,在农业、工业、医疗等各行各业有着广泛的应用并收到了良好的效益。基于测距的无线传感器网络定位技术有着较高的定位精度,对它的研究有着重大的理论和实际意义,已成为定位技术中的研究热点。由于传统的无线传感器网络节点能耗大、成本高,而且大多都工作在恶劣的环境中,这对无线传感器网络的大规模部署和节点的使用寿命提出了严峻挑战。同时,在大规模的无线传感器网络中,如何在保证定位精度的前提下,利用最少的锚节点来实现节点的定位也是一个值得研究的问题。针对以上问题,本文在查阅大量国内外文献的基础上,设计了一款功耗低、体积小、成本低,而且具有一定环境抗毁能力的无线传感器网络节点。同时,在深入研究通用型定位算法的基础上,对其进行改进,并用Matlab进行实验仿真,验证了算法性能的提高。最后将本文设计的无线传感器网络节点应用于环境应急车上,取得了预期的效果。本文的主要工作和成果如下:1.针对传统无线传感器网络节点存在的不足,完成了无线传感器网络节点的硬件设计,使其具有体积小、功耗低、成本低的特点和一定的环境抗毁能力。在软件上,使用C语言结合Keil C和XBee-PRO芯片协议规则实现了节点和上位机、节点间以及节点和仪表之间的通信。2.在深入研究无线传感器网络定位技术的基础上,对通用型定位算法进行了适当的改进,提高了升级的锚节点的定位精度,降低了下一阶段未知节点升级为锚节点的误差累积,并在Matlab软件上进行仿真,和改进前的通用型定位算法相比,在平均定位精度上有了一定的提高。3.将设计的无线传感器网络节点应用于环境应急车中,节点的小体积可以方便携带,方便部署,节点的低成本可以实现节点的大范围部署,节点的低功耗和环境抗毁能力大大延长了节点的使用寿命。同时,无线传感器网络定位技术也有助于构建污染物扩散模型。最后,无线传感器网络节点在环境应急车中的应用取得了良好的效果,改进的通用型定位算法在定位精度上有了显著提高,为下一步将定位技术应用于环境应急车以帮助构建实际污染扩散模型提供了软硬件平台和理论依据。

基于测距的无线传感器网络节点设计及定位技术研究

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