一种基于RSSI的三维加权质心定位算法

定位技术是无线传感器网络的重要支撑技术.基于RSSI的定位技术以其不需额外的硬件、成本低廉而成为无线传感器网络的首选之一.本文在分析一些常用的算法基础上,提出了一种适用于RSSI技术的三维加权质心定位算法,在室外用ZigBee硬件平台进行实验,结果表明定位误差在4m以内,相对定位误差在20％以内的概率到达70％.     

北斗／WSN网络的融合定位算法

通过对传统的无线传感器网络RSSI定位算法的研究,分析了其定位精度差,响应速度慢等特点,结合北斗定位系统的优点,提出了一种传统无线传感器定位与北斗导航定位相融合的算法,通过卡尔曼滤波,将两种算法的数据进行融合,得到了新的融合定位算法。通过仿真分析可得,新的融合算法在定位精度和收敛速度上,相较于传统单一的无线传感器网络节点定位算法都有了相应的提高,通过对这一算法的仿真,仿真结果说明该算法切实可行。      

基于RFID的室内定位技术的开发与研究

阐述了对基于射频识别(RFID)的室内定位技术的研究结果,基于该原理的研究成果,以无线局域网为媒介、以C#编程开发实现了基于信号能量指标(RSSI)测距的室内定位应用程序,并设计测试方案对其定位误差进行测试与分析。经测试,该程序定位误差在2.5m以内,长时间解算值方差在0.04以内,证明了该技术实现室内定位的可行性。     

一种基于区域优选的自适应蓝牙指纹定位算法

针对蓝牙定位精度差、耗时长等问题,该文提出一种基于区域优选的自适应蓝牙指纹定位算法。离线阶段,采用粗细粒度划分建立关于RSSI采样点位置映射的指纹库;在线阶段,根据信标距离和RSSI的关系,提出加权欧氏距离和区域优选算法,有效地克服了定位稳定性差和耗时长的问题,定位效率提高了40%,在在线定位过程中,采用自适应K值定位算法,有效地剔除了离定位点较远的点,提高了定位的精度与稳定性。在5 m×9 m的区域内进行定位精度测试,结果表明:蓝牙定位平均定位误差为0.92 m,定位误差均在2 m以内,90%的点定位精度优于1.5 m。     

水下无线传感器网络定位技术研究进展

水下无线传感器网络和浮标网络定位技术是当今海洋测绘领域的新技术。浮标网络定位技术结合了全球定位系统和水声测量定位技术,可有效地为水下目标进行定位和导航。水下无线传感器网络由大量廉价微型传感器节点组成,可用于实时监测海洋环境的变化、节点定位、水下目标定位和导航等。详细分析了浮标网络定位技术的不足,介绍了水下无线传感器网络,深入剖析了水下无线传感器网络定位技术的发展现状,指出了需要解决的技术难题,为水下无线传感器网络的后续研究提供参考。     

一种WiFi指纹定位改进算法

目前,基于RSSI(received signal strength indication)的指纹定位算法由于低成本、易实施的特性,逐渐成为室内定位技术的研究热点。然而,基于RSSI的WiFi指纹定位受到指纹点观测质量的影响,RSSI抖动较大时引起定位精度较低。考虑到GPR(Gaussian process regression)模型能够有效地平滑时间序列信号,提出了基于GPR模型的WiFi指纹定位改进算法。实验结果表明,该算法能够有效提高定位精度,定位精度可达到1m,点位误差在小于1.5m限差时,其可靠度可达到83.3%。     

自动推算室内接入点坐标算法

随着基于位置服务的应用与发展,室外和室内定位技术都得到了飞速发展。特别是在WiFi定位技术的不断完善下,室内定位技术有了广泛的应用,但是,WiFi定位技术的两种定位方式均需预先知道室内网络接入点的精确坐标,这一要求无法满足一些紧急情况下的定位需求。因此,本文提出了一种基于M估计的自动推算室内接入点坐标算法。该算法借助在室内外交界处同时获取卫星定位信息和WiFi信号的RSSI信息,巧用分段RSSI测距算法提高长距离RSSI测距精度,结合残差绝对和最小的M估计改进距离交会定位算法,最终推算出室内接入点的三维坐标,实现自动化推算过程。试验结果表明：该方法的定位精度比常规距离交会最小二乘算法提高了50%,能够快速实时较精确地推算室内接入点的坐标,进一步完善了WiFi定位技术。     

高斯滤波在Zigbee室内定位中的应用研究

通过对无线传感器网络RSSI定位和Zigbee网络指纹数据库的研究,本文利用指纹数据库计算用户坐标位置,提出利用高斯滤波对Zigbee网络指纹数据库进行信息采集和优化,在定位阶段对数据进行高斯滤波处理,从而建立高精度的指纹数据库。结果表明:利用Zigbee指纹数据库实现短距离范围内定位效果较好,而且在优化指纹数据库后再进行定位时,定位精度显著提高。     

一种虚拟空间划分的室内指纹库定位方法

RSSI测量距离技术被广泛应用于距离定位的领域。针对传统的Zigbee指纹定位算法和复杂环境,文章提出了一种虚拟空间划分的Zigbee指纹库定位算法,其中包括虚拟空间划分最邻近定位算法、虚拟空间划分加权最邻近定位算法和虚拟空间划分贝叶斯定位算法。实验结果表明,在最优情况下,此方法能将定位误差抑制在1.50m。     

ZigBee定位技术在珍贵物品监测中的应用

随着定位服务的兴起,越来越多的人和公司注重对其所拥有的珍贵物品的管理与保护,通过对其位置的确定达到管理的目的。目前主要的定位方式是利用全球卫星导航系统(GNSS)。但是许多所要定位的珍贵物品储存于室内,而室内很难接收到卫影信号,所以无法对其进行准确定位。ZigBee室内定位技术作为目前一种新兴的短距离无线数据网络通信技术,具有低功耗、低成本、低速、高容量、高安全性、高可靠性和短时延等特点非常适合对室内珍贵物品定位。在ZigBee室内定位技术的众多定位算法中RSSI测量技术现代化无线模块已经具有对RSSI的测量功能,不需要额外硬件支持,同时误码率可以被用来估计信号衰减。同时大多数珍贵物品的所存储房间大多室内结构简单,环境因素对其影响较大,信号干扰影响基本很小。所以利用ZigBee定位算法中RSSI测量技术对室内存放的珍贵物品进行定位是可行的。     

结合手机惯性传感器的地下定位算法研究

由于地下环境无导航卫星系统定位信号,导致地面常用的定位方法无法在地下空间内使用,而传统利用手机惯性传感器进行航位推算,往往需要固定手机姿态或联合其他无线定位方式来对步态及定位累积误差进行识别校正。为方便人们使用,减少额外硬件布置,避免无线信号间出现干扰,本文通过对步态检测算法进行改进,消除手机姿态对识别步态信息的影响,同时利用地下空间人们行走路径较为规则这一特点,提出了以路径的方向为特征对累积误差进行校正。选取了教学楼地下一层为试验区,结果显示当采样频率为50 Hz时,平均定位误差在2 m以内。     

一种改进的RSSI加权质心定位算法

针对现有加权质心定位算法易受环境因素影响、权重确定不合理导致的室内定位精度低的问题,该文提出了一种基于RSSI的改进加权质心定位算法,该方法在原算法基础上对权重的确定进行了改进,以RSSI值解算的距离值的倒数和作为权重,有效降低了较远距离在权值中所占的比重,提高了室内定位精度;针对权值修正系数n的取值对定位精度的影响,通过实例得出n=6时定位精度最高的结论,同时证明了本文算法优于现有的质心定位算法及加权质心定位算法。本文算法降低了室内复杂环境因素的影响,提高了利用无线传感网络的定位精度,可为智慧城市、智能交通、矿井及灾害救援等领域精确的位置估计提供帮助。     

考虑障碍物的RSSI室内定位传感器多目标优化

针对目前无线传感器网络（wireless sensor network, WSN）部署时,障碍物影响WSN优化部署的问题,以接收信号强度指示传感器室内定位应用为例,提出了一种考虑障碍物的无线传感器多目标优化部署方法。首先,基于室内定位算法原理和传感器覆盖模型,给出了在室内定位场景下WSN有效覆盖率的概念和信标节点部署模型。然后,在分析障碍物感知模型和信标节点部署策略的基础上,提出了考虑障碍物的传感器部署多目标优化模型。最后,以第三代非支配排序遗传算法为基础设计优化模型求解算法,数值仿真结果与正三角形、正方形、正六边形均匀部署,以及没有考虑障碍物的优化部署（进化1 000代,传感器个数为36）结果进行对比,结果表明所提方法的WSN有效覆盖率分别提高了52.7%、112.1%、16.6%和9.62%。     

采用无线信号测距加权的室内协同定位

随着基于位置服务应用的普及,室内外无缝定位已成为下一代定位系统的核心,但是精确的室内定位至今仍是难点问题。众多学者提出过无线信号定位算法,然而无线信号具有不稳定性,且需要事先建立信号特征指纹数据库,这给定位带来了误差和繁琐性。通过对室内环境中超宽带信号测距结果分析以及对快速生成无线信号数据库方法的探讨,提出一种基于多用户测距约束的融合多传感器信息的协同室内定位算法。该算法利用粒子滤波集成了航向推算数据、WiFi数据、用户间测距以及室内地图等信息。测距约束能够剔除由于信号不稳定或数据库没有及时更新造成的误差。通过集成室内采集的数据,验证了该算法能够有效提高室内定位精度及稳定性。结果表明该算法比航向推算或WiFi定位结果提高了40%以上。     

地球空间信息科学技术进展续（2）

8无线传感器网络技术进展 8．1无线传感器网络技术 无线传感器网络技术是指将传感器技术、小型计算机技术，无线通信技术、卫星定位技术、自动控制技术、数据网络传输、储存、处理与分析技术集成的现代信息科学技术。具有数据获取、分析、运算、存贮和传输等功能。它的传感器一般与小型计算机和无线发送装置集于一体，称作网络传感器节点。每个节点一般置于观测对象的附近，或与观测对象直接接触，甚至埋于感兴趣观测对象当中。     

一种 RSSI 不同特征值融合的提取算法

室内WIFI指纹位置定位一般取RSSI的平均值作为其定位特征值,但考虑到室内环境的复杂性和动态性,平均值并不能准确地反映RSSI信号特征值。通过对不同外界干扰因素下RSSI的概率分布特征研究的基础上,提出一种RSSI不同信号特征值融合指纹定位算法。给出算法实现的步骤,并且在稳态环境下和动态环境下分别进行指纹定位在线端的数据采集实验。实验结果表明:RSSI不同信号特征值融合指纹定位算法的定位精度优于均值指纹定位算法的定位精度。     

基于无线传感器网络的室内定位研究

分析了以接收信号强度为基础的三边测量法和场景分析法两类无线室内定位算法的基本原理,利用无线传感器网络节点在实际的室内环境中对这两类算法进行了测试并对它们的定位精度进行了分析和对比。     

WiFi-PDR室内组合定位的无迹卡尔曼滤波算法

针对当前室内定位的应用需求和亟待解决的关键问题,结合城市室内环境下广泛存在的WiFi无线信号以及智能手机传感器信息,提出了一种WiFi无线信号联合行人航迹推算(PDR)的室内定位方法。该方法采用无迹卡尔曼滤波(UKF)算法对WiFi和PDR定位信息进行融合处理,有效克服了WiFi单点定位精度低和PDR存在累计误差的问题。针对融合算法中WiFi指纹匹配计算量大的问题,用k-means聚类算法对WiFi指纹库进行聚类处理,降低了指纹匹配算法的计算量,提高了算法的实时性。通过在华为P6-U06智能手机平台上实际测试,在时间效率上经过聚类处理后系统定位耗时有很大程度的改善,平均降幅为51%,其中最大降幅达到64%,最小的也达到了36%;在定位精度上,当室内人员为行走状态时WiFi定位平均误差为7.76m,PDR定位平均误差为4.57m,UKF滤波融合后平均定位误差下降到1.24m。     

改进加权距离定位算法在室内定位中的应用

基于RSSI(Received Signal Strength Indication)的距离测量技术是一种新型低成本的距离测量技术,并且在距离定位的领域中得到广泛的运用。针对常规的Zigbee指纹定位的加权最邻近定位算法较为复杂且精度低下的问题,该文对基于RSSI的Zigbee指纹数据库定位算法中加权最邻近算法进行了研究,提出了利用一种新的加权距离定位算法,并且使用Zigbee无线网络系统进行实验。结果表明,使用加权定位算法后,与常规的3种定位算法相比,Zigbee定位系统的定位偏差得到一定程度的提高且优于1.57m。     

无线传感器网络室内定位系统的实现

结合嵌入式操作系统TinyOS的通信机制,从定位数据收集和控制命令分发两个方面出发,利用无线传感器网络技术实现了基于接收信号强度的集中式室内定位系统,并考虑了不同定位算法的数据建模问题.最后以三边测量法为例在实际环境中对该系统进行了测试.