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无线传感器网络作为当前国际上的前沿热点研究领域而备受瞩目。随着通信技术和自动化技术的发展,无线传感器网络技术也随之而更新完善,在未来其必将拥有广阔的应用前景。在许多应用中,节点的位置信息至关重要,这就要求在某些无线传感器网络中必须采用无线节点定位技术,而当前的无线定位技术受制于定位范围和定位精度,存在着定位范围小或者定位精度低的问题,因此对百米距离范围内的无线高精度定位方法的研究就非常必要。 本文的主要工作如下: 1)详细分析了Zigbee和UWB短距离无线网络中使用的测距技术,研究分析表明,基于射频能量检测的Zigbee定位技术简单但精度较低,而基于延时检测的UWB定位技术精度很高但定位范围较小。 2)设计了一种无线网络节点定位方案,包括目标节点、接收节点和锚节点的设计,该方案中,锚节点可以定位三维空间的目标节点,同时接收节点和锚节点间有线的连接方式使得信号传输更为稳定,同时线上的信号传输时延也很容易估计。 3)深入分析了影响测距精度的4个主要因素,包括:噪声、采样率、频偏和多径。针对上述几种因素,提出了基于信号复相关的测距算法和基于傅里叶变换的测距算法,并分别给出了它们的性能仿真结果,结果表明复相关法在低信噪比下基本达到高精度要求,而傅里叶变换法适合于信噪比较高的情况。 4)提出了基于LMS的自适应测距算法,并仿真分析了算法的性能,相较于其它两种算法,自适应测距算法在低信噪比下性能较好。除此之外,在QuartusⅡ仿真环境中对基于LMS的自适应测距算法进行了编程仿真,并在锚节点上的FPGA硬件平台上进行了实现,同时针对FPGA中的资源问题,通过以时间换取空间的方法对FPGA中的设计进行了优化处理。 5)对现有的基于受限总最小二乘法(CTLS)的定位算法进行了改进,提出了新的定位算法,提高了定位精度和抗噪声性能,并与典型的定位算法如SI、CHAN、CTLS等进行了分析比较。