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基于TOF/TOA/TDOA的高精度移动无线传感器网络定位技术研究

《基于TOF/TOA/TDOA的高精度移动无线传感器网络定位技术研究》是依托中国人民解放军国防科技大学,由熊辉担任项目负责人的面上项目。

基于TOF/TOA/TDOA的高精度移动无线传感器网络定位技术研究基本信息

基于TOF/TOA/TDOA的高精度移动无线传感器网络定位技术研究结题摘要

无线传感器高精度定位技术在物联网领域具有十分广泛的应用前景,是当前物联网领域研究的重点和难点问题。本项目提出了基于TOF/TOA/TDOA的移动无线传感器网络定位与时钟同步算法,从理论上解决移动无线传感器网络的高精度定位与时钟同步问题。算法主要包括基于TDOA的时钟同步与定位算法、基于快速多基站TOF测量的定位算法、融合TOF/TDOA的定位算法、基站坐标自动标定算法、基于NLOS指数和基站分组的TDOA定位算法。所有的算法都进行了仿真验证。本项目基于DW1000超宽带芯片(符合IEEE802.15-2011标准),设计了高精度室内定位系统,本项目中所提出的算法全部在该定位系统中进行了设计实现,并开展了测试和验证,通过实测统计分析,基站之间的时钟同步精度达到0.3ns,TDOA定位精度达到30cm,TOF定位精度达到15cm,基站坐标自动标定的精度达到5cm。本项目的研究成果具有广泛的实际应用价值。TDOA的定位与时钟同步不需要外部的时钟源,使用普通的晶振就能够在UWB定位系统中达到30cm的定位精度和0.3ns的时钟同步精度。基站坐标的自动标定能够极大的减小定位系统实际部署时的工作量和成本,对于无线传感器定位系统的实际部署具有极大的工程实际意义。

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基于TOF/TOA/TDOA的高精度移动无线传感器网络定位技术研究造价信息

  • 市场价
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红外移动传感器

  • 品种:红外移动传感器;型号:PIR511;产品说明:功耗12mA,详情请见报价单;
  • ANDAS
  • 13%
  • 安电科技(广州)有限公司
  • 2022-12-07
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高精度定位传感器

  • SH-422
  • 基恩士
  • 13%
  • 湖南锐森工业科技有限公司
  • 2022-12-07
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环保移动照度传感器

  • 品种:移动照度传感器 型号:CSBP-02/00.2
  • AUTA
  • 13%
  • 广州视声智能股份有限公司厦门办事处
  • 2022-12-07
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移动照度传感器

  • 品种:光照度传感器;型号:KLA/CS02.00.2;
  • 科莱安
  • 13%
  • 福建科莱安电子科技有限公司
  • 2022-12-07
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高精度接触式数字传感器

  • GT2-P12
  • 基恩士
  • 13%
  • 湖南锐森工业科技有限公司
  • 2022-12-07
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盒式磁带录放机

  • TOA
  • 深圳市2003年1月信息价
  • 建筑工程
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前置放大器

  • TOA RU-2002
  • 深圳市2003年1月信息价
  • 建筑工程
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吸顶式扬声器

  • TOA YA-706
  • 深圳市2003年1月信息价
  • 建筑工程
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混音前置放大器

  • TOA RD-1030
  • 深圳市2003年1月信息价
  • 建筑工程
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紧急广播控制器

  • TOA BP-031
  • 深圳市2003年1月信息价
  • 建筑工程
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高精度GNSS移动

  • 高精度GNSS移动
  • 3套
  • 1
  • 中档
  • 含税费 | 含运费
  • 2022-05-25
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高精度位移传感器

  • 测量范围:0-300mm 线性度:0.25% FS 型号:KYDM-LP1A4210-WH、SVW-508、MPS-S
  • 4只
  • 2
  • 中高档
  • 不含税费 | 含运费
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高精度压差传感器

  • +/-50Pa
  • 11m²
  • 1
  • 中档
  • 含税费 | 含运费
  • 2020-10-20
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无线传感器保护套WS-GUARD

  • 无线传感器保护套
  • 2个
  • 3
  • 中高档
  • 含税费 | 含运费
  • 2020-07-16
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北斗高精度定位可穿戴设备

  • GPRS;定位方式:GPS,北斗,基站,AGPS;通讯方式:TCP(默认);定位时间:冷启动:35 秒(最优);热启动:1 秒(最优);定位精度:5m;工作温度:-20℃ 至+55℃;充电时间:3 小时"
  • 1台
  • 2
  • 中档
  • 含税费 | 含运费
  • 2022-11-22
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基于TOF/TOA/TDOA的高精度移动无线传感器网络定位技术研究中文摘要

本项目研究能够适应未来大规模低成本移动无线传感器网络的定位技术,重点研究TOF/TOA/TDOA高精度移动无线传感器定位技术,突破移动锚节点的定位和时钟同步、网络拼接和移动源节点定位等关键科学问题。本项目中所提出的算法不需要外部辅助定位和高精度时钟设备,也不需要复杂的协议。拟采用锚节点周期性广播机制,采用TOF双向测距、偏差TOF或TOA等三种算法实现锚节点的自主定位与同步,三种算法的复杂度逐次降低。网络拼接的核心是解决网络片段“翻转模糊”问题,通过小的网络片段来构建完整的网络拓扑。在源节点定位方面,拟采用基于TDOA钟差补偿的移动节点定位算法,锚节点的位置和同步信息用于对TDOA信息进行补偿。该算法的优点是移动源节点通过一次发射即可实现定位,因而具有最小的功耗。为克服定位同步最大似然估计非凸性的问题,本项目将采用基于半定规划等多种算法实现全局最优,保证估计算法的收敛。

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基于TOF/TOA/TDOA的高精度移动无线传感器网络定位技术研究常见问题

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基于TOF/TOA/TDOA的高精度移动无线传感器网络定位技术研究文献

无线传感器网络组网设计 无线传感器网络组网设计

无线传感器网络组网设计

格式:pdf

大小:160KB

页数: 1页

无线传感器网络是一种集成了计算机技术、通信技术、传感器技术的新型智能监控网络。本文分析了Zig Bee无线传感器网络的结构,并研究了采用Zig Bee技术如何建立无线传感器网络,及实现终端节点和协调节点的通信。

基于无线传感器网络的室内停车场定位系统研究 基于无线传感器网络的室内停车场定位系统研究

基于无线传感器网络的室内停车场定位系统研究

格式:pdf

大小:160KB

页数: 未知

以TI公司CC2530芯片为核心,提出基于无线传感网络的测距和定位算法来解决"取车难"的问题.系统着重在测距算法上进行优化,先采用接收信号强度(RSSI)测距,再通过高斯模型进一步提高测距准确性,最后利用优化的测距数据来进行三边定位算法定位,确定车辆的位置,从而达到方便取车的目的.

超宽带定位中的TOA/TDOA两种最常用算法介绍

UWB定位,超宽频定位,本质上和GPS卫星定位的原理是一样的,它不过是将卫星放在了地面上,也就是自己搭建作为卫星的基站,然后去根据和GPS定位相同的算法计算出每个Anchor(基站)到Tag(移动站也称标签)的距离,从而解算出移动站的空间坐标,对于三维空间定位而言一般至少需要四个基站,基站的数量增加不但可以构建超定方程组使用一些算法提高精度,同时也可以作为通信质量不佳下的冗余设计,所以在可以接受的条件下,基站的数量一般越多越好。

TOA即“到达时间”,这种方式定位是通过Anchor和Tag之间的多次通信实现的,如下图:

1、Anchor首先发给Tag一个包,同时记录下Anchor当前的时间信息,记为T1。

2、Tag收到基站的信息,返回一个ACK。

3、 Anchor收到Tag的ACK,记录当前的时间信息,记为T2。

4、Anchor计算时间差Tr = T2 - T1,并且根据此计算出距离。

d = c * Tr / 2 其中c为光速。

当然,实际应用中为了更加靠谱,往往不仅仅是利用两次通信来测距,还会有更加复杂的多次通信来提高精度。

对于空间定位,只需要利用SX(球面相交法)便可以得出最后的坐标。

可见,为了一次定位,每个Anchor和Tag之间要进行两次通信,故又将这种定位方式称为“Two-way-ranging”。这种定位的优势在于其实现的便捷性和对硬件的宽容,只需要有几个摆放在不同位置的Anchor和一个Tag便可进行定位,而缺点嘛...首先自然是定位速度了,其次,由于每次通信的质量无法保证,而一对Anchor/Tag又无法做自我的校准,精度自然也会受到影响。

TODA即“到达时间差”,这种方式的一次测距是由两个Anchor和一个Tag实现的。在这种模式下,多个时钟完全同步的Anchor同时接受来自一个Tag的包,对于不同位置的Anchor,同一个Tag的同一次广播包到达的时间是不同的,所以便有有以下算法:

1、Tag发出一个广播包。

2、 两个Anchor接收到同一个包,Anchor1接收到的时间为T1,Anchor2接收到的时间为T1。

3、计算时间差Td = T2 - T1。

4、 对于至少四个Anchor,可以得到三组这样的两两之间的信息。

5、通过数学方法(multi-lateration)可以解算出Tag的空间坐标。

由于算法比较复杂,这里不再赘述。由此可见,TDOA的优势首先在于一次定位的通信次数显著减少,其次由于是用时间差而非绝对时间进行测距,其精度也比TOA高出一些。但优势总是以一些代价换来的,TDOA系统中各个Anchor的时钟必须严格同步,由于这种定位本质上是依赖于光速的,所以1ns的固有时钟误差便可以造成30cm的固有距离误差,这一点显然是不可接受的。而要打造一个间距比较大的精确同步系统成本又是比较高昂的。

文章来源:北京华星智控公司

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无线传感器网络节点定位技术研究内容简介

无线传感器网络(Wireless Sensor NetWork,WSN)是在传感器技术、无线通信技术、网络技术和嵌入式计算机技术基础上发展起来的一门新兴的信息获取技术,广泛应用于军事、智能交通、环境监控、医疗卫生等众多领域。其中,节点位置信息在WSN应用中非常重要,一个没有节点位置信息的WSN是没有任何意义的。

《无线传感器网络节点定位技术研究》对WSN节点定位技术进行了较为详细的研究,主要内容包括:WSN的节点定位技术、基于智能算法优化的WSN节点二维定位技术、基于智能算法优化LSSVR的WSN节点三维定位技术、基于KF-LSSVR的WSN三维移动节点定位技术、基于RSSI-LSSVR的WSN节点安全定位技术、基于WSN的老人行为监测技术应用等。

《无线传感器网络节点定位技术研究》结构合理,条理清晰,内容丰富新颖,可读性强,是一本值得学习研究的著作,可供从事WSN领域的研究人员和工程技术人员参考使用。

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无线传感器网络节点定位技术研究图书目录

第1章 无线传感器网络概述

1.1 无线传感器网络的结构

1.2 无线传感器网络的特点

1.3 无线传感器网络的应用领域

1.4 无线传感器网络的研究现状与发展趋势

第2章 无线传感器网络的节点定位技术

2.1 节点定位技术的研究背景和研究现状

2.2 节点定位技术的基础

2.3 典型的基于测距定位算法和基于非测距定位算法

2.4 节点定位算法的性能评价标准

第3章 基于智能算法优化的WSN节点二维定位技术

3.1 差分进化算法理论

3.2 粒子群优化算法理论

3.3 基于差分进化算法优化的WSN节点二维定位

3.4 基于粒子群优化算法优化的WSN节点二维定位

3.5 基于差分进化和粒子群算法混合优化的WSN节点二维定位

第4章 基于智能算法优化LSSVR的WSN节点三维定位技术

4.1 最小二乘支持向量机理论

4.2 布谷鸟搜索算法理论

4.3 DV-Hop理论

4.4 基于DV-Hop的WSN节点三维定位

4.5 基于布谷鸟搜索算法优化DV-Hop的WSN节点三维定位

4.6 基于LSSVR的WSN节点三维定位算法

4.7 基于粒子群算法优化LSSVR的WSN节点三维定位

4.8 基于差分进化算法优化LSSVR参数的WSN节点三维定位

第5章 基于KF-LSSVR的WSN三维移动节点定位技术

5.1 移动节点定位算法介绍

5.2 基于LSSVR的回归建模定位理论

5.3 卡尔曼滤波算法理论

5.4 基于LSSVR的WSN移动节点三维定位

5.5 基于KF-LSSVR的WSN移动节点三维定位

第6章 基于RSSI-LSSVR的WSN节点安全定位技术

6.1 安全定位算法概述及分类

6.2 安全定位攻击模型及性能评价指标

6.3 传统RSSI测距算法原理及其改进

6.4 基于改进RSSI-LSSVR的WSN三维节点定位

6.5 基于改进RSSI-LSSVR的女巫攻击检测

第7章 基于WSN的老人行为监测技术应用

7.1 监控系统方案设计

7.2 系统硬件电路设计

7.3 系统软件设计

7.4 实验与结果分析

参考文献2100433B

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