【毕业学位论文】（Word原稿）基于RSSI的不可视区域Wi-Fi直连设备的立体空间定位研究-软件工程

硕士学位论文 （专业学位） 基于 姓 名： 学 号： 所在院系：软件学院 职业类型：工程硕士 专业领域：软件 工程 指导教师： 副指导教师： 二 一四年三 月 A in of 2014 基于 同济大学 学位论文版权使用授权书 本人完全了解同济大学关于收集、保存、使用学位论文的规定，同意如下各项内容：按照学校要求提交学位论文的印刷本和电子版本；学校有权保存学位论文的印刷本和电子版，并采用影印、缩印、扫描、数字化或其它手段保存论文；学校有权提供目录检索以及提供本学位论文全文或者部分的阅览服务；学校有权按有 关规定向国家有关部门或者机构送交论文的复印件和电子版；在不以赢利为目的的前提下，学校可以适当复制论文的部分或全部内容用于学术活动。 学位论文作者签名： 年 月 日 同济大学学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师指导下，进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本学位论文的研究成果不包含任何他人创作的、已公开发表或者没有公开发表 的作品的内容。对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本学位论文原创性声明的法律责任由本人承担。 学位论文作者签名： 同济大学 硕士学位论文 摘要 摘要 连技术是一种短距离无线通信技术，其目的是以无线连接取代有线连接，将固定和移动信息设备组成个人局域网，实现设备之间低成本的无线互联通信。本文对 连技术应用于室内无线定位进行了研究，首 先介绍了基于 测距模型及其测量值的修正方法，然后了讨论了 连的设计方案。 研究基于 连架构下的测距模型及其修正以实现对不可视区域未知设备的空间定位。分析 关协议，设计无线 连方案。分析基于 距离测量模型并对其进行相应的修正。由至少三个己知的 连设备接收来自同一个不可视区域的未知 连设备得到的 计出距离，结合几何学原理实现对该设备的立体空间定位。 关键词 ： 连 ；测距模型；立体定位； 真 s a of to is on of of is is of is to of an of by at of a to of 同济大学 硕士学位论文 目录 目 录 第 1 章 前言 . 1 究背景 . 1 究的目的和意义 . 1 内外研究现状 . 2 文结构 . 4 第 2 章 定位算法和无线传感器网络 . 5 位算法的现状 . 5 于 定位 . 5 于 似度的定位 . 5 线传感器网络总体概述 . 6 线传感器网络体系结构 . 7 线传感器网络几种测距方 法的比较 . 7 线传感器网络定位算法分类 . 8 线传感器网络定位算法性能评价标准 . 9 章小结 . 10 第 3 章 基于 测距模型 . 12 距原理 . 12 距定位流程 . 16 于 测距算法模型描述 . 16 由空间无线电传播路径损耗模型 . 17 数常态分布模型 . 18 播模型 . 19 壁衰减因子模型 . 20 数距离路径损耗模型 . 21 法的误差分析 . 22 章小结 . 23 第 4 章 量值修正方法 . 24 型参数分析及优化 . 24 型中参数的分析 . 24 型中参数的优化 . 25 斯滤波模型 . 27 于统计均值修正 . 28 于移动平均法修正 . 29 于测距误差估算修正 . 30 标节点间 测距误差的修正 . 30 同济大学 硕士学位论文 目录 络近似定位误差的计算 . 32 章小结 . 33 第 5 章 连方案设计 . 34 备发现 . 34 备接入 . 34 备的运行 . 35 全认证 . 36 源管理 . 37 第 6 章 实验仿真及立体定位 . 38 于 离测量模型仿真 . 38 由空间无限电传播路径损耗模型仿真 . 38 数常态分布模型仿真 . 40 数距离路径损耗模型 . 41 壁衰减因子仿真模型 . 43 播模型仿真 . 45 种仿真模型分析比较 . 47 于两种基本模型测距修正及其仿真 . 50 体定位仿真 . 51 章小结 . 53 第 7 章 总结与展望 . 54 结 . 54 望 . 54 致谢 . 56 参考文献 . 57 第 1 章 前言 1 第 1 章 前言 基于位置的服务随着无线通信和无线传感器网络技术的发展，显得越来越重要。在室内环境下，全球定位系统（ 经成功地解决了定位问题，它通过 收机测量来自 524 个卫星信号的到达时间来进行位置，可提供接近全球的定位覆盖范围。而在室内环境下， 统因卫星信号被阻隔而无法完成其定位 1。但是室内定位服务的需求日益增加，室内定位技术的研究已经成为各研究机构、各大高校和企业 的一个研究热点。 究背景 自从 准 2问世以来， 得了迅猛的发展。作为现有高速 络的有效补充， 使用户凭借轻量级可移动计算设备 (如笔记本电脑、掌上型电脑等 )随时随地接入互联网，同时移动中的用户对信息的即时性和就地性的需求越来越强烈，这就给基于位置的服务和应用提供了广阔的市场空间 连定位系统正是迎合了这种需求的一个新兴的研究热点。这种系统充分利用了 络在世界范围内的广泛部署与应用，只需要增加 相应的软件资源即可满足人们定位的需要。在开阔的室外环境中，全球定位系统 供了非常精确的定位信息，但在室内环境下 统却因为卫星信号被阻隔而无法使用，而室内环境和人们活动的热点地区正是 统的主要应用环境，因此连室内定位系统可以作为 有效补充，在机场、展厅、写字楼、仓库、地下停车场、监狱、军事训练基地等室内环境下为用户提供定位服务。 位系统可以应用的领域就很广，例如可以使用在城市中进行全城定位，可以在游乐场对孩子进 行定位跟踪保护其安全，可以在矿井定位工作人员的位置，以便在危险的时候进行营救，可以用在景区做向导当游人每到一个景点的时候可以做随身介绍，可以用于精密仪器的保护等等。 究的目的和意义 连（ 英语 ： 之前曾被称为 对点（ 是一套软件协定，让 备可以不必通过 无线网络基地台 （ 以点对点的方式，直接与另一个 备连接，进行高速数据传输。这个协定由 盟 发展、支持与授与认证，通过认证的产品将可获得 证 同济大学 硕士学位论文 基于 不可视区域 连设备的立体空间定位研究 2 志。 连能够让设备随时随 地实现互相连接。由于不需要 由器或接入点，因此 备可以在任何地点实现连接。 位是一种基于接收的信号强度指示 ( 的定位方式，和位技术相比， 位具有成本较低、使用方便等优点，虽然定位精度不高，但是在很多应用中都可以接受。 无线上网越来越普及，很多城市在人口密集的地方都覆盖了无线信号，家庭中的无线应用也越来越广泛， 连定位既然不需要任何特殊设备， 那么成本很简单等于 0，相信在不久的将来无线的应用将会和电话一样普及。那样无线生活会让生活更美好。 内外研究现状 盟重磅推出： 下简称 连能够让设备随时随地实现互相连接。由于不需要 由器或接入点，因此 备可以在任何地点实现连接。未来手机，平板，笔记本，鼠标，键盘，音响，电视，汽车等等设备的标配部件，让未来所有设备摆脱路由的限制，实现手机对手机，对汽车，汽车对汽车等全设备互联！是未来物联网的强大根基。 现在世界上目前有 司 在做 位的开发，有一些运营商比如通）公司都是和 司进行合作，把 位整合到其业务上去， 司目前的 位精度在几十米的左右，具体的精度根据范围的大小来确定。而且 司还在美国的好几个州都做了 位业务的开发，比如在加州绝大部分地方都可以通过 位找到被跟踪物体。目前比较流行的算法是微软实验室 . 的 A 于指纹算法的文章，是在三点定位的基础上，对一定范围内的区域进行指纹测量（测量的密度非常大），然后得出数据并建立数据库，再有终端进入该区域时得到数据 17 与之匹配，从而得出坐标。 在美国，目前苹果借助 连已经实现了全设备 线互联），苹果公司已经走在了世界前列，目前三星， 软，谷歌已经 开始大面积跟进！在汽车方面，通用汽车宣布科研人员正在开发一种 非常有前途的汽车辅助技术，通过 行车，或者在低能见度环境下先于司机 “看 ”到他们。同时可以实现车与车之前无缝互联，不同于以往车对路 (车对车(统所依赖的专用短程通信 (术，通用汽车使用的是点对点标准 以让任何 备无需无线热点就能彼此互联。全设备标配 1 章 前言 3 时代来领， 连有望在 1内广泛应用于智能手机、平板电脑、笔记本等智能终端 ,并在 3内完成普及。其他消费电子、周边设 备等应用普及将稍滞后 6 个月。将所有产品和终端用户成为一个整体 ,让人与人、人与机器、机器与机器交流更便捷。是未来无线城市，全设备互联时代的标配，行业有望出现爆炸性增长！将终结路由器和繁多的数据线！引领无线世界的未来！ 目前，目标的位置信息在各种场合中发挥着重要作用，如车辆导航、矿井井下人员 定 位 、医 疗 看护对 象 定 位等 ， 随着各 种 基 于室 内 定位技 的 务(断出现，室内定位技术已成为国内外众多厂商和科研机构的研究热点。目前，面向智能终端的室内定位技术主要包括无线定位 技术和基于移动终端的感知定位技术，其中，无线定位技术一般利用无线信号确定移动设备在某一参考坐标系统中的位置。无线定位中所使用的技术主要包括 牙、 及超宽带 4等技术，而随着 线接入点的广泛部署以及 块成为智能终端的基本配置，使得用户可以快速构建由 智能终端组成的 线定位环境 ,利用 过在待测目标处采集到的无线 号与信号分布图进行匹配，从而估 算目标位置。较之现行定位技术如 窝定位、无迹推算等，基于连的立体定位具有如下优势： 1 可工作于室内、室外等不同场合，为实现无处不在的定位提供可能性； 2 仅依赖于现有的 络，无需对其进行任何改动，使用成本低； 3 号受非视距（ 响小，在有障碍物阻挡的情况下也能使用。 4 连能够让设备随时 随地实现互相连接。由于不需要 由器或接入点，因此 备可以在任何地点实现连接。 现在世界上目前有 司在做 位的开发，有一些运营商比如通）公司都是和 司进行合作，把 位整合到其业务上去， 司目前的 位精度在几十米的左右，具体的精度根据范围的大小来确定。 当前，绝大多数基于 定位系统都利用 方法主要分成两类：三角形算法和位置指纹识别（ 法 5。三角形算法利用待测目标到至少三个已知参考点之间的距离信息估计目标位置，而位置指纹识别则通过比较定位所需要的信号特征指纹信息获取目 标位置。与通常意义上的指纹识别类似，位置指纹识别依靠表征目标特征的指纹数据库进行识别，其定位过程主要分为离线训练和在线定位两个阶段，离线训练阶段的目的在于建立一个位置指纹识别数据库，而在线定位阶段则是在给定数据库后依据一定的匹配算法将待测点上接收的 数据库中的已有数据进行比较，计算待测位置估计值。 同济大学 硕士学位论文 基于 不可视区域 连设备的立体空间定位研究 4 文结构 全文共分为六章，各章内容安排如下： 第一章是前言，介绍课题背景、意义及现状，论文的主要结构和内容安排。 第二章针对于基于 不可视区域 连设备的立体空间定位研究的基础概念定位算法和无线传感器网络进行了简单的介绍。 第三章：本章主要介绍了基于 测距模型，以及测距原理。并且重点介绍了较为常用的室内电波传播模型，例如对数距离路径损耗模型、墙壁衰减因子的模型等。 第四章重点介绍了 量值修正方法，大体介绍了 量值的修正方法：基于统计均值修正、基于移动平均法修正、基于测距误差估算修正。 第五章介绍了 连方案设计，首先介绍的是发现 备并交换基于 协议的以上内容，实现 连。设备信息 的机制，以及设备的接入和运行，还介绍了安全认证、能源管理等方面的内容。重点介绍了基于 协议的以上内容，实现 连。 第六章对多个测距模型进行了 真分析，根据已知发送节点的发送信号强度，通过测量接收信号强度，计算信号的损耗，使理论或经验信号传播衰减模型将传播损耗化为距离。并介绍了立体定位系统的原理及实现方法。 第七章对本章对整个系统进行了归纳总结，指出系统完成的部分，具有哪些优势和劣势，并对未来做出了期待，希望能进一步完善本系统。 第 2 章 基定位算法和无线传感器网 络 5 第 2 章 定位算法和无线 传感器网络 位算法的现状 在无线传感器网络中，节点通常随机分布在具体环境中，以自组织的方式相互协调工作。而这些随机放置的传感器节点无法事先知道自身的位置，并且由于传感器网络的自身特点，一般情况下也无法进行手动定位。因此传感器节点必须能够在放置后进行自我定位或相互定位。 为一种如今被广泛应用的定位方法，在考虑到成本，功耗以及应用环境（如无法在室内使用）等因素的条件下，也不是非常适合于传感器网络的定位。具体的定位方法可以根据在定位过程中是否需要测量节点间的距离，分为基于测距技术的定位 (非须测距技术的定位 (基于测距技术的定位需要根据一些具体的物理信息如距离或角度，在此基础上进行定位，如基于到达时间 of 17的定位方法，基于到达角度 of 18的定位方法和基于接收信号强度 定位方法 19。而基于无须测距技术 10的定位则根据网络的连通性等完成定位，如质心定位算法 21，凸规划定位算法和 法。 于 定位 在通信过程中，接收节点接收到的信号强度会随着距离的变化而变化，通常情况下，接收节点距离发送节点的距离越大， 值将会越低。当信道模型确立以后，可以得到 着距离变的公式，这样就能将接收到的信号强度信息转化成距离信息，在此基础上进行定位。这种方法不需要额外的硬件开销，并且的到常见的传感器通信协议的支持（如在 议中，可以直接得到 值）。 于 似度的定位 考虑到 环境 影响比 较大，可将 质心算法相结合，这样可以降低算法的复杂性，提高定位精度。 够在一定程度上反应两个节点周围环境的相似程度。如果两个节点空间上很接近，则会有相同的邻居节点，这样得到的 29。 同济大学 硕士学位论文 基于 不可视区域 连设备的立体空间定位研究 6 图 邻节点分布关系 如图 示，节点 A 和 B 拥有相同的 5 个邻居节点其接收到的 分别为： 可以用如下公式 2表示两个节点的相 似度： 51251251/)(1),(2 其中 A 、 B 两个节点间的 ， 从相应邻居节点处测量到的 。 越大说明两个节点的距离越小。 线传感器网络总体概述 无线传感器网络在很大程度上拓展了人类对现实世界的控制和管理能力，是当前国际上倍受关注的、由多科学高度交叉的新兴前沿研究热点领域。它综合了传感器技术、嵌入式计算技术、现代网络及无线通信技术、分布式信息处理 技术等，能够通过各类集成化的微型传感器协作地实时监测、感知和采集网络分布式区域内的各种环境或监测对象的信息，通过嵌入式系统对信息进行处理，并通过随机自组织无线通信网络以多跳中继方式将所感知信息传送到用户终端，从而真正的实现“无处不在的计算”的理念。传感器网络的研究采用系统发展模式，因而必须将现代的现金微电子技术、微细加工技术、系统 片设计技术、纳米材料与技术、现代信息通信技术及网络技术等相融合，以实现其微型化、集成化、多功能化、及系统化、网络化，特别是 第 2 章 基定位算法和无线传感器网 络 7 实现传感器网络特有的超低功耗系统设计 6。 传 感器、感知对象和观察者是传感网络的三大基本要素；有线和无线网络是传感器之间、传感器与观察者之间的通信方式。用于在传感器与观察者之间建立通信路径；协作地感知、采集、发布感知信息是传感器网络的基本功能。传感器网络是计算机科学技术的一个新的研究领域，具有十分广泛的应用前景，引起了学术界和工业界的高度重视。 线传感器网络体系结构 无线传感器网络系统通常包括传感器节点、汇聚节点和任务管理节点 (终端节点 )对象。这三种节点在无线网络中有着不同的分工和作用。且各个传感器网络节点相互协作 (收发数据信息 )共同构成 了无线传感器网络的物理层支持平台，它们通过相互通信共同完成传感器网络的定位和监测任务。通常情况下，全部或者绝大部分无线传感器节点随机部署在监测区域内。在监测区域进行节点任务时，无线传感器网络的节点根据 议和相关的路由协议将物理数据采集得到并且通过数据通信传送到终端节点，普通节点在信息通信过程中，把采集的信息都先传递给汇聚节点，汇聚节点再传输给终端节点。最后通过 其它通讯设备传送到系统管理中心，系统管理中心进行信息处理分析，总结出有效的监测结果 。实质上讲，传感器节点，通常是一个微小型嵌入式智能系统，由于硬件的限制或受环境等的影响，所以它的数据计算处理能力、存储能力和通信的能力相对比较弱，通过携带有限能量的电池供电而导致节点发射信号和接受信号的能力一般比较弱，这样就使得传感器节点相互通信时，节点间的距离不能太远，节点间的通信通常为相邻节点，通过多跳路由的方式对数据进行传输和转发。相对于普通节点而言，它可以被看作节点数据传输过程中的中间站汇聚节点的计算、存储、通信能力较强，它连接传感器网络与万维网等外部网络，通过对传输协议翻译和解释，从而实现不同协议 栈之间的相互通信协议转换，与此同时，它接收到任务管理中心的任务信息并且发布监测任务，并把从普通节点收集的数据信息转发到外网到任务管理节点。 线传感器网络几种测距方法的比较 在无线传感器网络中，位置信息对传感器网络的监测活动至关重要，事件发生的位置或获取信息的节点位置是传感器网络节点监测消息中所包含的重要信息，了解传感器节点位置信息还可以提高路由等等。基于距离的定位必须测量节点间间距，现常用的测距方式有 外线、超声波和 。 表 示为上述四种测距方法的性能比较， 外线 和超声波测距都需要同济大学 硕士学位论文 基于 不可视区域 连设备的立体空间定位研究 8 额外的硬件，增加了节点的硬件成本和尺寸； 红外线测距误差较大，而利用超声方法测距很精确，测距误差只有 10是受气温湿度等的影响较大。基于 用对接收无线信号的强度判断，推导收发节点问的距离，计算接收无线信号强度是商用无线收发芯片具备的功能。基于 测距提供了最廉价的定位方法，而且节点没有添加任何部件，基于超声波的测距虽然定位精度较高，但是需要添加硬件、增加节点成本和尺寸，所以基于 测距是无线传感器网络定位较常采用的方法。 表 同测距方法性能的比较 测距方法 外线 超声波 外硬件 需要 需要 需要 不需要 硬件成本 高 低 高 无 硬件尺寸 平均 平均 大 无 平均误差 10m 5m 10 无线传感器网络定位算法分类 无线传感器网络自身定位系统和定位算法的分类没有一个统一的标准，以下这些分类方法在一定程度上说明了无线传感器网络研究中不同定位技术的相关特点。 （ 1）基于测距的定位和无需测距的定位 定位过程中是否需要测量节点间的距离 ,把定位算法分为 :位算法。“ 位通过测量节点间的距离或者角度等必要的信息 ,使用三边测量 (三角测量 (者最大似然估计(位法计算节点位置；“ 位算法无须距离和角度信息 ,仅根据网络的连通性等信息即可完成未知节点的定位 ,规划和 都是典型的 位算法 ,其中 可以在 辅助条件下实现更精确 的定位 位常用的测距技术有 位机制还通过使用各种算法和措施减小测距误差对定位的影响 ,包括多次测距，循环定位求精，误差补偿等。 （ 2）绝对定位与相对定位 绝对定位和物理定位很类似，定位的结果是一个绝对的经纬度值等地理坐标位置。但是相对定位过程是以网络中的部分节点作为参考点，然后对未知节点进行逐点定位以建立整个传感器网络的相对坐标系统。绝对定位机制中定位出来节点的位置信息是地球上的某一个确定坐标点，所以即使节点不断处于移动的状态 ，仍可以为整个定位系统网络提供唯一的命名空间。相对定位机制不需要锚节点，并且可以实现路由协议。典型的相对定位系统 , 2 章 基定位算法和无线传感器网 络 9 们可以在不同的网络配置环境下实现不同的定位机制。 （ 3）集中式计算与分布式计算 分布式计算主要是依赖于节点间信息的交换进行自身节点定位的一种方法；集中式计算则是指把所有的节点位置、拓扑信息等传送到中心节点比如服务器处，在服务器端进行节点定位计算的一种 方法。集中式计算可以从整个定位系统的角度进行节点的部署，获得相对精准的定位信息估算，对存储量和计算量几乎没有什么太大限制，但是缺点是由于定位过程中通信量太大，距离中心节点（服务器）端的节点会因耗能太大而过早消耗完能量脱离整个传感器网络，导致影响节点的实时定位。集中式定位可以分为凸规划法、 。 （ 4）基于锚节点定位和无锚节点定位 根据定位过程中是否需要使用锚节点，将定位算法分为：基于锚节点定位的定位算法和无锚节点定位算法 ,基于锚节点定位的定位算法中，未知节点直接或者间接地需要利用锚节点的位 置、距离、能量信息等度量值进行自身定位，最终产生整体坐标系统。无锚节点定位的定位算法中，未知节点以自身作为参考点，不断地将邻近节点纳入自己定义的坐标系中，然后相邻两个坐标系统先进行转换，然后合并为一个坐标系统，最终产生整体坐标系统。 （ 5）粗粒度与细粒度 根据定位系统在定位过程中所需传感器节点信息的粒度问题可将定位系统和算法分为细粒度和粗粒度两类：细粒度定位系统是指根据信号角度或强度来度量与锚节点的距离，可以分为基于距离 (方向性 ( )测量两类；粗粒度定位系统则是指根据与锚节点的接近度 (来度量的定位系统。 线传感器网络定位算法性能评价标准 无线传感器网络定位系统和算法的性能是否优良可直接影响最终定位的有效性和精确性，以下几个指标是我们在实践研究过程中要考量的主要评价标准： （ 1）定位精度。定位精度是否满足指定大小是是否采取某定位系统首先要考虑的问题。定位精度一般用定位结果误差值与定位节点的无线射程比值表示，比如，定位精度为 10%表示定位结果误差值相当于此节点无线射程的 10%。定位精度也可以用网格来表示，如果将整个定位系统用网格来表示的话，比如微软的 。 （ 2）规模。定位系统有的适合野外操作、室内定位、园区内定位等不同的地点，定位系统和算法必须要适应不同的应用场景。此时，单位地理范围内可以定位节点的时间和节点数目，也可以作为评判定位算法和系统的一个标准，比如 统便可以在一层建筑物内实现目标的定位。 同济大学 硕士学位论文 基于 不可视区域 连设备的立体空间定位研究 10 （ 3）锚节点密度。锚节点都有安装 备，是位置已知的节点，用来定位未知节点的位置。 价昂贵，所以锚节点的费用通常是普通节点的百倍以上，我们现在评定定位 算法和系统的重要指标之一就是怎样尽量在节点定位过程中达到我们所需要的定位精度又减少所需锚节点的数量。 （ 4）节点密度。节点密度通常是指网络的平均连通度，它一般可以影响定位算法的定位精度，典型的 法便是只有在节点密度部署合理的情况下才能达到理想的目标定位。无线传感器网络中，节点的增加会使网络拓扑结构变得复杂网络部署费用增加，产生信道竞争拥塞问题，导致定位的延迟。 （ 5）自适应性和容错性。无线传感器器网络定位系统和算法需要依靠比较理想的可靠的节点设备和无线通信环境。真正定位场景中通常都会有如下 几个问题：硬件设备本身的限制导致节点间的测试角度或者距离有较大误差；外界环境中会面临多径衰弱、噪声影响、温度变化等问题；网络中节点由于电量耗尽或者自身遭到破坏而脱离无线传感器网络。所以，定位系统和算法的软、硬件必须有很强的自适应性和容错性，尽量适应各种应用场景，自动调整整个网络结构以提高节点定位精度。 （ 6）功耗。很多通信量需求很大的定位系统中，中心节点 (服务器端 )附近的节点由于通信量大很有可能会导致电池能量耗尽而脱离传感器网络，因此网络拓扑结构的设计、通信量、时间复杂度等与功耗相关的技术指标也是近来研究 的重点之一。 （ 7）代价。可以从几个不同的方面来评价定位系统或算法的代价。首先是空间代价，包括定位系统所需网络节点的数量、基础设施和硬件尺寸等；其次时间代价，包括一个系统配置时间、搭建时间、定位所需时间等；再次是资金代价，包括实现整个定位系统的过程中所花费的总费用。 上述 7 个性能指标是我们设计和实现的优化目标，也是评定一个定位算法和系统优劣的重要标准。为了达到这些指标，还需要更多的努力投入其中。 章小结 本章分为两个部分：关于定位算法的研究和无线传感器网络的简单介绍。 第一部分根据已有的传感器 网络定位算法，将算法分为了基于测距技术和无须测距技术的定位方法两类。对常用的定位算法进行了原理和举例介绍。通常情况下基于测距技术的定位方法具有较高的定位精度，不过对硬件支持的要求比较高，通信和计算的开销比较大。而无须测距的算法一般不需要额外的硬件支持，通信开销小，不过定位精度相对比较低。在实际应用中，可以利用非测距算法进行粗定位，然后再利用基于测距技术的算法在此进行细定位，实现速度与精度的协调和统一，达到最佳定位效果。已有算法的定位误差通常在 20% 40%之间，因此定位精度还有很大的提高第 2 章 基定位算法和无线传感器网 络 11 空间。 第二部分本 章主要内容是对无线传感器网络进行了简要的介绍，其中包括无线传感器网络体系结构的主要内容，无线传感器网络几种测距方法的比较，定位算法分类以及定位算法性能评价标准。通过几种测距模型的比较，我们可以得出，在相同的硬件条件下，基于 距是最简单，最节约成本，最方便的室内测距方法。目前无线传感器网络有很多的定位算法，但在实际的运用中我们需要考虑实际的情况进行选择，因此，无线传感器网络定位系统和算法的性能是否优良可直接影响最终定位的有效性和精确性。 同济大学 硕士学位论文 基于 不可视区域 连设备的立体空间定位研究 12 第 3 章 基于 测距模型 基于 定位关键在于建立 空间位置的关系。对定位区域内来自各个 连设备的 测量值和位置空间来描述环境的特性，这种关系描述通过电波传播的数学或经验模型建立。根据接收信号强度计算距离，通过终端设备与至少四个位置己知的 连设备间的距离，结合多边测量的几何学原理实现 3D 空间定位。定位的精确性依赖于电波传播模型的准确性。然而，复杂的室内环境下，接收信号强度是大尺度衰落和小尺度衰落共同作用的结果。其中，大尺度衰落来自与收发设备间距离相关的路径损耗，和因障碍物发射、吸收、散射导致的阴影 衰落。而小尺度衰落则是由于多径效应而引起的信号的叠加或相消。同时，由于目前的 些工作于开放的 段，易受到来自其它同频段信号的干扰，如