基于无线传感器网络的室内老年人定位系统研究

摘要

在我国人口老龄化的背景下，空巢老人和独居老人的数目不断增加，与此同时对于老年人的监护需求快速增长。实时确定老年人所在的位置才能为老年人提供优质服务，而无线传感器网络的出现，使得室内老年人定位成为可能。
　　本文系统介绍了无线传感器网络基本术语、定位算法的分类和性能评价，并总结了几种常见的定位算法与定位系统。
　　在室内环境中，无线信号传播受到多种因素的干扰，如室内阻挡物、折射物以及多径传输等。本文总结了三种距离损耗模型，包括自由空间传播模型、双径传播模型和阴影模型，分析了影响接收信号强度指示值的因素。使用TI公司的CC2530开发套件，设计了基于阴影模型的参数辨识实验，利用最小二乘法拟合出测距模型，给出了模型参数的估计值，进而结合实验所测数据修正了室内测距模型。以此为基础设计了室内老年人定位系统，包括协调器、参考节点、盲节点与嵌入式网关。详细叙述了系统定位原理以及各部分软件设计流程。
　　针对不同实验条件，设计了不同的室内定位实验。实验结果显示，在室内3m×3m的范围内，老年人定位系统的定位精度在0.69m范围内。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 课题背景

1．2 研究现状

1．3 无线传感器网络定位技术的应用

1．4 研究内容与章节安排

第2章 无线传感器网络定位算法

2．1 基本术语

2．2 定位算法的分类与性能评价

2．3 常见定位算法

2．3．1 三边测量法

2．3．2 三角测量法

2．3．3 极大似然估计法

2．3．4 双曲线定位算法

2．4 定位系统

2．4．1 RADAR系统

2．4．2 Cricket系统

2．4．3 CC2431系统

2．5 小结

第3章 室内测距模型的参数辨识

3．1 路径损耗模型

3．1．1 自由空间传播模型

3．1．2 双径传播模型

3．1．3 阴影模型

3．2 室内测距模型辨识

3．2．1 影响RSSI值的因素分析

3．2．2 基于最小二乘法的参数估计

3．2．3 参数拟合实验

3．3 小结

第4章 室内老年人定位系统

4．1 系统结构

4．2 定位原理

4．3 软件设计

4．3．1 协调器

4．3．2 盲节点

4．3．3 参考节点

4．3．4 嵌入式网关

4．4 小结

第5章 室内定位实验

5．1 实验条件

5．2 实验结果与分析

5．2．1 定位数据分析

5．2．2 调试结果

5．3 小结

第6章 结论

参考文献

致谢