【正文】 （ 二 〇 一 三 年 六 月 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 學(xué)校代碼： 學(xué) 號(hào)： 題 目： 基于聲音能量的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)定位算法 學(xué) 生 姓名 ： 學(xué) 院 ： 系 別： 專 業(yè)： 班 級(jí)： 指 導(dǎo) 教師 ： 內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 摘 要 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)在當(dāng)今社會(huì)起著非常重要的作用。而傳感器節(jié)點(diǎn)的位置對(duì)整個(gè)應(yīng)用又起著很大的作用，節(jié)點(diǎn)所采集到的信息必須與節(jié)點(diǎn)的位置結(jié)合才有意義，否則所采集的數(shù)據(jù)便毫無(wú)意義。因此定位是無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)必備的功能，也是無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的核心技術(shù)。 本文首先對(duì)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)相關(guān)知識(shí)作了簡(jiǎn)單的介紹，包括聲音能量的傳播規(guī)律和無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的幾種算法，距離相關(guān)算法。 接著詳細(xì)介紹了幾種距離相關(guān)定位算法。設(shè)計(jì)主要針對(duì)三邊定位算法和極大似然估計(jì)算法展開(kāi)，在認(rèn)真了解這兩種算法后，分析其定位過(guò)程、定位方法、及定位誤差。 最后利用 matlab 仿真軟件對(duì)接收到的聲音能量和定位算法進(jìn)行仿真驗(yàn)證，并將兩種算法的定位誤差進(jìn)行比較，從而得出，基于聲音能量的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)定位算法的兩種算法中極大似然估計(jì)算法更好一點(diǎn)的結(jié)論。 關(guān)鍵詞： 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)；三邊定位算法；極大似然估計(jì)算法； matlab 內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) Abstract Wireless sensor work plays a very important role in today39。s society. And the position of the sensor nodes in the entire application plays a big role, node to collect information and the position of the node must be bined with meaningful, otherwise the data is meaningless. So the orientation is essential for wireless sensor work function, the core technology and wireless sensor work. Firstly, wireless sensor work related knowledge are introduced, several algorithms including the sound energy propagation and wireless sensor work, distance correlation algorithm. Then introduces the rangebased localization algorithm. The design for the three main edge location algorithm and the maximum likelihood estimation algorithm, in the understanding of these two algorithms, analysis of its positioning, positioning method, and the positioning error. Finally, the simulation of the sound energy received and positioning algorithm using MATLAB simulation software, and the positioning error of two algorithms are pared, thus obtained, is more better conclusion MLE two algorithms for wireless sensor work localization algorithm based on acoustic energy. Keywords: wireless sensor work。 three edge location algorithm。 maximum likelihood estimation。 MATLAB 內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 目錄 第一章 緒論 ............................................................ 6 課題研究的背景和意義 .............................................. 6 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 ...................................... 6 基于聲音能量的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)目 標(biāo)定位簡(jiǎn)介 .......................... 2 定位算法評(píng)價(jià)指標(biāo) .................................................. 3 本章小結(jié) .......................................................... 4 第二章 聲音能量的傳播規(guī)律及適用算法的分析 ............................. 5 聲音的基本概念及其傳播規(guī)律 ........................................ 5 聲音能量衰減模型及算法的提出 ...................................... 5 基于聲音能量衰減模型提出 WSN定位技術(shù) .............................. 6 常用測(cè)距方法 .................................................. 6 常用的定位計(jì)算方法 ............................................ 7 定位算法設(shè)計(jì)的注意問(wèn)題 ............................................ 7 算法的流程圖及設(shè)計(jì)思路 ............................................ 8 算法的流程圖 .................................................. 8 設(shè)計(jì)思路 ...................................................... 8 本章小結(jié) .......................................................... 9 第三章 無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)目標(biāo)定位算法 ...................................... 10 論文定位算法介紹 ................................................. 10 三邊測(cè)量法 ....................................................... 10 極大似然估計(jì)法 ................................................... 11 比較綜合兩種定位算法的優(yōu)劣 ....................................... 13 本章小結(jié) ......................................................... 13 第四章 基于聲音能量的無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)定位算法仿真 ........................ 14 實(shí)驗(yàn)環(huán)境 ......................................................... 14 采集聲音能量進(jìn)行分析 ............................................. 14 內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 背景噪音均值為 0，標(biāo)準(zhǔn)差為 1環(huán)境下兩種算法定位圖 ................. 16 不同定位算法誤差分布仿真 ......................................... 17 本章小結(jié) ......................................................... 18 結(jié)論 ................................................................. 19 參考文獻(xiàn) .............................................................. 20 謝辭 ................................................................. 22 附錄 ................................................................. 23 內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 第一章 緒論 課題研究的背景和意義 隨著無(wú)線傳感技術(shù)的快速發(fā)展和日趨成熟，無(wú)線通信技術(shù)也發(fā)展到一定的程度，其發(fā)展的技術(shù)越來(lái)越成熟、快速，方向也越來(lái)越多，同時(shí)也越來(lái)越重要。大量的應(yīng)用方案開(kāi)始采用無(wú)線技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和通信傳輸 [1]。無(wú)線傳感技術(shù)、傳感網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)被認(rèn)定為重要的研究?jī)?nèi)容之一。值得慶幸的是， WSN 技術(shù)在中國(guó)找到了發(fā)展機(jī)會(huì)。政府引導(dǎo)、研究人員推動(dòng)和企業(yè)的積極參與大大加快了 WSN 技術(shù)的市場(chǎng)化進(jìn)程，中國(guó)必將在 WSN 技術(shù)和市場(chǎng)推進(jìn)中發(fā)揮重要作用 [2]。 無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)是一種開(kāi)創(chuàng)了新 應(yīng)用領(lǐng)域的新興概念和技術(shù)。無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的穩(wěn)定運(yùn)行是整個(gè)網(wǎng)絡(luò)可靠性的重要保障。低功耗無(wú)線傳感模塊研究具有極其重要的學(xué)習(xí)和研究?jī)r(jià)值，其功能的實(shí)現(xiàn)具有極其重要的理論和現(xiàn)實(shí)意義。首先，現(xiàn)有的眾多研究中，將性能和低功耗相結(jié)合的較少，有的只考慮低功耗而性能不高，有的性能高但是功耗太大 [3]。其次，增加無(wú)線傳感模塊的應(yīng)用。無(wú)線傳感模塊應(yīng)用已非常廣泛，除去組成無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用外，無(wú)線傳感技術(shù)還廣泛的應(yīng)用于環(huán)境監(jiān)測(cè)，如車間溫濕度、短距無(wú)線通信等?？朔诉@些困難，無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)將會(huì)發(fā)揮巨大的功能。 無(wú)線傳感器網(wǎng) 絡(luò)國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)在許多國(guó)家的軍事和民用的各個(gè)領(lǐng)域都具有十分廣闊的應(yīng)用前景，它的出現(xiàn)引起了許多國(guó)家越來(lái)越大的興趣以及挑戰(zhàn)。許多國(guó)家都非常重視無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)理論和應(yīng)用研究 [4]。 從國(guó)外的研究現(xiàn)狀來(lái)看，美國(guó)是最早開(kāi)始研究無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的國(guó)家，美國(guó)國(guó)防部和軍方近年來(lái)投入了巨資，在一些著名的高校、研究機(jī)構(gòu)和企業(yè)公司，開(kāi)展一系列滿足軍方作戰(zhàn)須取得無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和應(yīng)用研究的活動(dòng)，研究的重點(diǎn)主 要集中在各種軍用偵察和監(jiān)視技術(shù)與系統(tǒng)，如 “智能微塵 ”（ SmartDust）、 “無(wú)線綜合網(wǎng)絡(luò)傳感器 ”（ WINS）、 “傳感器信息技術(shù) ”（ SensorIT）、 “沙地直線系統(tǒng) ”（ A Line in the