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基于无线传感器网络的车辆三维无线层析成像定位算法研究
| 论文题名： | 基于无线传感器网络的车辆三维无线层析成像定位算法研究 |
| 关键词： | 车辆三维RTI系统;无线传感器网络;链路投影网格法;卡尔曼滤波;速度估计 |
| 摘要： | 近年来，随着目标定位与追踪技术在安防监控、战场侦察以及反恐救灾等领域的广泛应用，基于无线传感器网络（Wireless Sensor Networks,WSN）的定位与追踪技术以其传感器节点的无线信号可以穿透建筑物和浓烟等各种障碍物、工作不受光照条件限制、低功耗等优势受到广泛关注和研究。由无线传感器网络发展而来的无线层析成像（Radio Tomography Imaging,RTI）定位技术是一种无需目标携带任何电子标签即可对目标定位的无源被动定位技术，该技术利用目标遮挡通信链路而引起信号接收强度的变化定位目标。现有的三维RTI定位技术仍不成熟，不能直接应用于车辆的识别与定位中，本文针对车辆的自身特点，提出一种基于无线传感器网络的车辆三维RTI定位算法，主要包括三方面研究内容： （1）基于链路投影网格法的车辆三维静态定位算法，该定位方法研究建立了车辆三维静态定位的空间模型，提出了基于频率分布直方图和核距离的链路筛选方法，构建了基于信息熵的链路权重模型和空间协方差模型来获取体素权重矩阵，从而完成了车辆静态位置及三维尺寸估计； （2）基于卡尔曼滤波的车辆三维动态定位算法，该定位方法提出了基于长短期直方图和核距离的链路筛选方法，研究建立了基于空间切割的体素权重测量模型和基于车辆移动距离的体素权重预测模型，由此建立关于体素权重的测量方程和状态方程，并通过卡尔曼滤波算法来获取体素权重估计矩阵，进而完成了对车辆三维动态位置及三维尺寸估计； （3）基于先验估计的测速方法，该方法研究建立了车辆测速的空间模型，通过基于相邻传感器节点的测速值和基于位置估计的速度先验估计值来进行权重拟合的方法完成了对车辆的速度估计。 最后，通过实验硬件平台配置、无线传感器节点间通信协议设计和三维实验场景部署，搭建了车辆三维RTI系统的测试平台，验证了上述相关算法的可行性及有效性。本文的研究成果对拓展新型车辆快速移动的定位与跟踪方法具有重要意义。 |
| 作者： | 黄炳华 |
| 专业： | 测试计量技术及仪器 |
| 导师： | 王满意 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 南京理工大学 |
| 学位年度： | 2020 |
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