基于RSSI测距的传感器节点质心定位修正算法

针对传感器网络节点定位精度问题,研究基于RSSI测距的定位算法,提出多信标节点质心定位修正算法,通过该算法计算得到多组未知节点估计坐标,并在此基础上利用质心定位修正算法计算节点坐标修正值;利用仿真实验,证明基于RSSI测距的传感器节点质心定位算法定位精度比传统质心定位算法定位精度提高13.8%,比RSSI加权质心定位算法提高6.3%。     

无线传感器网络AMRSSI加密调制定位算法研究

RSSI定位技术在无线传感器网络实际应用中,由于环境的开放性,信号很容易受到敌方的攻击,从而使系统的定位产生错误;通过对RSSI测距定位模型进行分析,提出了基于RSSI新的加密调制定位算法AMRSSI,该定位算法计算简单、保密性强、受外界干扰小;仿真实验表明该算法较普通的基于RSSI的测距方法定位精度上有了明显的改进,适合在通信开销小、硬件要求低的传感器网络节点上应用。     

基于PSO的测距模型参数估计三维定位算法

节点定位技术是无线传感器网络应用的重要支撑技术之一;针对粒子群优化(PSO)定位方法的定位精度依赖于测距模型参数与实际值的符合程度,在接收信号强度指示(RSSI)测距模型的基础上,提出一种测距模型参数估计的三维定位算法;该方法无需计算距离,将未知节点的位置和RSSI测距参数作为自变量,以信号强度误差为目标函数,采用粒子群优化算法估算未知节点坐标;仿真结果表明所提算法不依赖于测距模型参数的选取,并取得了理想的定位精度。     

基于GPS的物流车辆智能监控系统设计

为对物流车辆进行精准定位、检测和实时跟踪,需要物流车辆智能监控系统设计。当前使用的监控系统,在物流车辆进行运输的过程中,有遮挡物出现时无法精准的对物流车辆进行定位,当物流车辆停放在室内停车场时可能出现定位不到物流车辆的情况。为此,提出一种基于GPS的物流车辆智能监控系统设计方案。该系统硬件部分包括：GPS车载终端、监控中心服务器群和控制终端三部分,同时将全球定位系统与地理道路信息相结合,利用联通网络与国际互联网传输相关信息;系统软件部分使用联通分组通信技术,通过GIS软件与管理信息系统进行无缝连接,并由单片机S3C2440A向GPS模块发送控制中心下达指令,GPS接收指令并给予反馈,通过有效的分析反馈结果来提高监控终端的运行速度、稳定性以及精准度;GPS定位功能采用TDOA算法对物流车辆进行定位。实验证明,所提系统可以对物流车辆精准定位、实时监测和有效跟踪。     

基于无线传感器网络的机器人高精度定位系统

机器人的定位在运动控制系统和任务执行环节起着至关重要的作用,为了提高机器人在特殊环境中作业的定位精度,设计了一种基于无线传感器网络的机器人高精度定位系统。在微处理器ATmega1280的硬件平台上采用芯片NanoPAN5375接收信号强度指示(RSSI)进行测距定位,并利用对称双边双路测距和极大似然估计算法大大提高了定位精度;同时,使用基于轮询的时分多址接入协议和表驱动簇路由协议,解决了多机器人协同作业定位问题,并使系统在网络性能设计上得到了平衡;通过在60 m×60 m区域内的实验表明,该系统工作稳定可靠,测量的相对定位误差小于0.25 m,具有较高的定位精度,适用于机器人在矿井搜救、核泄漏检测和火山探索等特殊环境下的定位需要。     

基于RSSI和改进MCL算法的移动节点定位跟踪设计

由于传统节点定位方法大多针对静止传感器网络,不能适用于网络结构和节点位置动态变化的移动传感器网络,提出了一种基于RSSI测距和改进的MCL (Monte Carlo Localization)算法的移动传感器节点定位跟踪方法;首先描述了经典MCL算法和接收信号强度RSSI测距方法,然后设计了一种改进的MCL算法,将传统的MCL方法预测粒子位置的过程即预测和滤波两个阶段,更新为锚节点TTL受控泛洪方式广播自身位置、采用拉格朗日插值法预测节点下一时刻的位置和速度、求取锚盒采样区域、k 跳锚节点粒子滤波和根据预测下一时刻的节点位置和速度与当前时刻的位置信息确定各粒子权重的5个阶段;采用仿真器MCL-Simulator进行仿真,结果证明:文中方法能有效实现移动节点的定位,与其它方法相比,具有较小的平均定位误差,具有很强的可行性。     

卡尔曼滤波在无人水面艇双天线GPS定位测向系统中的应用

针对无人水面艇双天线GPS定位测向系统的定位误差问题,利用卡尔曼滤波算法对GPS数据进行滤波处理;根据位置与速度及航向的关系,建立数学模型,然后利用卡尔曼滤波算法对定位测向系统的测量值进行滤波处理;首先,对无人水面艇在静止、低速及高速运动状态的GPS数据进行了处理;仿真结果表明,在这三种情况下卡尔曼滤波方法能够提高GPS定位精度,在定点实验中观测值的均方误差为0.5259,滤波后变为0.0536;最后,在干扰情况下的无人艇运动仿真实验中,经过卡尔曼滤波后测量数据的均方误差由0.5043降低为0.3553;实验说明卡尔曼滤波能获得很好的滤波效果。     

长基线声学定位系统跟踪解算优化方法

针对现有长基线定位解算算法忽略阵型标定误差的问题,本文提出了一种结合声信标的标定误差和测距误差的待定目标解算方法。该方法利用观测数据的先验误差将观测数据连同带求解量一并构建平差解算模型,可以对待定目标位置解算进行优化求解。采用该方法对现有测量船只的跟踪定位实验进行数据处理,得到的跟踪定位轨迹平滑连续,和传统方法相比更接近于GPS输出结果,在深水环境下效果提升明显。理论分析和实验结果表明采用该方法能够获得更优化的位置估计结果及全局误差,能够应用于高精度长基线定位系统中。      

三元阵被动测距浅海试验及后置处理

为改进三元阵被动测距性能,采用了滑动窗互相关器估计时延,与常规互相关器相比时延估计性能有较大提高;采用的方位和距离的改进计算公式,在近程有很高的测距精度。针对实验结果瑕点多的现象,提出了在线自动跟踪剔除瑕点的方法,能稳健有效自动地筛选出高质量的数据,称之为“圆筛”。并引入了“动态滤波”,将其与“圆筛”结合作为后置处理模块。介绍了浅水、近程的三元阵被动测距海试结果,目标船分别为摩托艇和中型双体船,测距结果与精度为20 cm的差分GPS定位结果比较,表明“圆筛”和“动态滤波”相结合的后置处理方法,可显著改善测距效果。      

基于联合分步APIT定位算法的改进

本文研究了无线传感网络( Wireless Sensor Network,WSNs)的节点定位问题,并针对APIT由于锚节点在低密度环境下的节点误判和节点失效等问题给出了改进,在APICT定位算法的基础提出了联合分步定位算法UNION-APICT(Union Approximate Point-In-Circumcircle Test),该算法是结合连通性的测距技术,RSSI测距技术以及质心定位和APICT等技术,来联合解决对未知节点定位问题。通过仿真实验结果表明,改进后的UNION-APICT在APICT算法的基础之上平均定位误差减少了10%-25%,定位性能有了明显的提升;随着通信半径R和最大探测距离rmax的增加,定位误差也在逐渐减小,该算法较APIT和APICT定位算法在锚节点密度、节点覆盖率和定位精度上都有所提高。     

无线传感网络节点隶属度模糊定位算法研究

无线传感网络RSSI算法定位精度很高,但易受环境干扰。本文针对其不足,提出基于节点隶属度模糊算法,并应用于RSSI定位模型之中。新算法首先利用岭形分布对RSSI初始信号模糊化取得隶属函数,再根据隶属度近似程度反馈求精,通过隶属程度以逐渐逼近方式计算节点坐标区域。仿真实验结果证明,与RSSI和DV-Hop算法相比,新算法可以减少环境干扰和信号波动带来的影响,具有更高的定位精度和稳定性。     

基于四节点RSSI的三维空间定位算法

针对提高室内三维空间的定位精度和速度的问题,从减少节点数量、建立特定坐标系的角度提出了一种基于四节点和特定坐标系的三维空间定位算法。该算法引入位置相对固定的四个节点,提高解算速度;充分考虑有效反射区对衰减指数影响,根据伯鲁斯特角将天线辐射场区分为叠加加强区和叠加减弱区,建立三维坐标系进行定位,结合信号强度指示(Received Signal Strength Indicator, RSSI)衰减模型,在叠加减弱区定位,把三维空间问题转化到二维空间,降低定位算法的复杂度。文中分别阐述方法的原理与验证,结果表明,四节点定位算法的解算速度比降低复杂度(Complexity-Reduced Trilateration Approach , COLA)定位算法有较大提高,该算法平均定位误差小于2米。     

基于质心迭代估计的无线传感器网络节点定位算法

针对无线传感器网络非测距定位方法的应用,提出了基于质心迭代估计的节点定位算法.该算法首先计算当前连通信标节点所围成的平面质心的坐标及其与未知节点间的接收信号强度,然后用计算所得质心节点替代距离未知节点最远的连通信标节点,缩小连通信标节点所围成的平面,并通过多次迭代的方法提高节点定位精度.仿真实验结果表明,该算法的各项指标均为良好,适用于无线传感器网络的节点定位.     

A real-time image matching algorithm for integrated navigation system

In this paper we introduced a kind of real-time image matching navigation algorithm based on ORB which can meet the requirement for high speed aircraft. We combined image matching with INS to fix the accumulative error of INS and get high accuracy position data of the aircraft. In order to improve the accuracy and robust of system, we used SIFT feature as a supplement of ORB and introduced the Kalman filter to optimize the output of image matching and INS. Based on maneuverability law, we did wrong point deleting with RANSAC. Finally, we designed a software system to simulate the image matching/INS navigation system. From the result of experiments, we can draw a conclusion that the algorithm has good real-time performance, play a good matching effect and get high accuracy position value.     

基于粒子滤波的INS／GPS组合导航滤波算法

针对INS／GPS组合导航系统中噪声统计特性不准确时,现有的卡尔曼滤波工作性能会降低的问题,提出了一种基于粒子滤波的INS／GPS组合导航滤波算法。仿真结果表明该算法能有效降低统计特性不准确对系统造成的不利影响。     

基于二进制比特串描述符的惯性组合导航高速景象匹配算法

针对景象匹配辅助惯性组合导航系统需要快速准确获取飞行器位置、航向偏差的要求,提出了一种基于二进制比特串描述符的高速景象匹配算法,尤其适合于计算资源有限的景象匹配场合.算法首先提取环绕中心极值局部特征,然后计算特征点的二进制比特串描述符,接着利用描述符之间的汉明距离进行快速特征匹配.最后,利用分组采样一致算法和最小二乘算法获取高准确度的航向和位置偏差信息.景象匹配性能评价实验表明：在匹配适应性、匹配速度、准确度和鲁棒性方面,算法都很优越,在参考图为250×250 pixels,实测图为160×160 pixels情况下,整个算法的计算约为40 ms,可以满足景象匹配导航系统高速匹配修正的要求,优于传统的景象匹配算法.     

基于垂直平分线的非测距定位算法

在无线传感器网络定位机制中,近似三角形内点测试(APIT)定位算法因思想简单、硬件成本低、定位精度高而被广泛应用,但算法性能会因锚节点分布不均匀受到严重影响。为提高节点定位精度和解决APIT定位算法边缘效应的问题,提出一种基于垂直平分线的非测距定位算法。该算法利用接收信号强度指示值(RSSI)值筛选锚节点并与等腰三角形底边中垂线过顶点的几何原理结合进行定位,可以得到比较合理的定理精度,性能相对稳定。仿真结果表明,该算法可有效提高无线传感器网络定位的精度和覆盖率。     

RSSI-based hybrid algorithm for real-time tracking in underground mining by using RFID technology

Knowing the precise and real-time location of underground mining workers is essential for their health and safety in any emergency. However, the standard Global Positioning System (GPS) is insufficient for such indoor environments as it requires new infrastructure based on different technologies and algorithms. Instead, Radio Frequency Identification (RFID)-based real-time indoor localization systems and a hybrid algorithm are developed. The received-signal-strength (RSS) based positioning techniques are investigated and applied in indoor environments. A unique hybrid approach based on fingerprinting is proposed and developed to solve the disadvantages of the existing techniques. Consequently, the accuracy of this one-of-a-kind algorithm is found to be 2.52 m in an office and 3.13 m in an underground mine. We also compared the proposed hybrid algorithm to the Weighted K-Nearest Neighbor (WKNN). WKNN, on the other hand, has an accuracy of 4.01 m in the office and 4.33 m in underground mining environments.     

深海大深度声传播特性及直达声区水下声源距离估计

深海大深度声传播特性对在深海近海底进行水声目标探测和定位具有重要意义。利用一次南海中南部深海不完全声道中的脉冲声传播实验数据,分析了海底附近大深度声传播损失及脉冲多途传播特性,并根据直达波和海底-海面反射波的时延差与收发距离的关系,提出一种利用深海直达声区脉冲多途到达时间进行水下声源距离估计的方法。结果表明:当接收器深度位于南海深海海底附近而声源深度较浅时,直达声区水平宽度可达30 km,传播损失相对影区来说较小,有利于水下声源探测;直达声区的直达波与海底-海面反射波的到达时延差随着收发距离的增大单调减小,可被用于水下声源距离估计。得到水下声源的距离估计结果与实验GPS测量结果较为一致,距离估计均方误差为0.28 km。