基于ZigBee技术的室内被动定位追踪算法研究

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对于隧道、陵墓这种需要长年累月监测是否有人或动物入侵的通道环境,被动的定位追踪算法是其首选算法;因为,ZigBee节点信号覆盖的网络环境中,通过目标对信号的影响,可以有效的对其定位并追踪它们的移动轨迹,针对于通道环境中入侵目标的定位和追踪,本文研究无线传感器网络中基于ZigBee技术的室内被动定位追踪算法。本文首先分析目标所处的位置对ZigBee节点信号的影响,使用了指数函数模型对目标离信号的距离与目标对信号的影响所产生的波动进行拟合。根据目标对信号的影响,本文设计并实现了基于CC2430节点的室内被动定位算法,使用概率模型对其结果进行优化。在被动定位算法和目标对射频信号影响的研究基础上,针对通道环境中对于目标追踪的实时性的需求,设计并实现了追踪算法。算法根据当前时刻信号值的变化和上一时刻目标的位置计算出当前时间片内相对于信号连线的移动子向量,通过子向量的合成获取目标每一刻的移动向量,从而追踪目标的移动轨迹。针对信号自身不稳定性所带来的误差问题,本文对追踪算法进一步优化。根据需要定位和追踪的入侵目标的特性,引入了马尔科夫链模型来对每个对应于信号连线的子向量进行优化,赋予了它们不同的权值,通过加权和的方式计算目标的移动轨迹。实验结果表明,基于ZigBee技术的室内定位追踪算法能够有效的定位追踪通道环境中入侵目标的移动轨迹,并保证了追踪的实时性。为了验证算法的性能,实验部分还与其他算法的追踪性能进行了比较。
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