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文檔簡介

1、近年來,對于小型無線移動設備的定位得到了越來越多的關注。對WSN(Wireless Sensor Networks,無線傳感器網絡)的定位是其中一個分支。在WSN中,通常都存在一些為位置已知的節(jié)點,被稱為錨節(jié)點,其他節(jié)點為位置未知的普通節(jié)點。未知節(jié)點通過測量自身與通信范圍內錨節(jié)點的距離或到達角等信息來得到自身位置。事實上,利用信號強度傳播模型,可以通過RSS(Received Signal Strength,接收信號強度)來估計出收發(fā)端

2、的距離?;赗SS的測距方法得到了廣泛的關注和研究,因為它不需要額外的硬件支持,且算法很簡單。但該系統(tǒng)存在兩個很大的問題。
  1)由于無線信道快衰落和慢衰落的影響,基于RSS的測距精度很低。慢衰落即陰影衰落,它對于測距精度的影響已經得到了廣泛的研究。而快衰落由多徑效應引起,一般認為可以通過多次測量取平均的方法來予以消除,所以很少有相應的研究。但是,當所要求的精度給定時,所需的測量次數依舊懸而未決。
  2)該定位系統(tǒng)的定位

3、精度不止受到測距精度的影響,還與錨節(jié)點相對于未知節(jié)點的分布狀況有關。這就使得不同的節(jié)點的定位精度不同,有時甚至相差很大。一些節(jié)點的定位精度很高,而另外一些可能很低。這就使得整個系統(tǒng)可靠性很差、很不穩(wěn)定。
  針對以上問題,本文主要完成了以下方面的工作:
  1)對于測距問題,很重要的一個問題就是如何得到無線信道的參數。通過測量少數幾個點的RSS值,再利用最小二乘法來估計所需參數。本文在實際環(huán)境下進行了實驗,證明了該方法的有效

4、性和準確性。
  2)從理論上詳細地分析了快衰落對測距精度的影響。首先假設快衰落服從對數正態(tài)分布,推導出了原有的測距方法的誤差分布函數。理論分析表明該方法存在固有偏差,但通過一個很簡單的修正即可以變?yōu)闊o偏估計。為了證明該方法的性能,進一步推導了基于RSS測距的CRLB(Cram′er-Rao Lower Bound,克拉美羅下限),即測距誤差的方差所能達到的最低程度。各個方面的論證都表明,測距誤差的方差與收發(fā)端距離的平方成正比。<

5、br>  3)測距后即得到了一系列的方程組,本文通過線性迭代的方法進行求解。通常使用最小二乘法,但在基于RSS測距的背景下,該方法可以被證明并非最優(yōu)。本文進一步給出了最優(yōu)的迭代矩陣,以達到最小化定位誤差的目的。
  4)為了解決系統(tǒng)的不穩(wěn)定性問題,本文定義了GDOP(Geographical Dilution of Precision,幾何精度因子),并基于此概念提出了APC(Automatic Precision Control

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