【正文】 0*normrnd(0,1,1)。 X=inv(T*M)*T*N。 M(i,2)=[2*(y(i)y(n))]。 d(i)=sqrt((x(n+1)x(i))^2+(y(n+1)y(i))^2)。 scatter(x(n+1),y(n+1),39。)。 end for i=1:n x(i)=10*normrnd(0,1,1)。237。227。235。 disp(39。 n=input(39。253。218。209。228。 兩定位算法程序： close all clc clear disp(39。 figure(4) subplot(221) plot(f,10*log10(Pxx))。 window3=blackman(length(xn))。 [Pxx,f]=periodogram(xn,window,nfft,fs)。 end for j=1:10000 sz(j+10000)=U2。 U2=sum(cx2(1:10))。 i3=1:N1。 cxx2=pp2*ts。 p2=exp(2*pi*t2*j)。 cl2=xcorr(s2)。 a2=i3./(N1*Te)。 N1=length(c2)。 cxx1=pp*ts。 p=exp(2*pi*t1*j)。 內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 25 L=length(cl)。 s=zeros(1,20201)。 M1=length(t2)。 t1=0:ts:t0。 y=imag(g)。 g=modulate(h,e)。 e=bi2de(d,39。 as=rand(20,1)。 axis([0 2 ])。 for i=1:40 for j=1:5 an(5*i5+j)=z(5*i5+j)*a1(i)。 x=rand(40,1)。 fc=40。還有從我踏進(jìn)大學(xué)校園起所有的授課老師，從大一時(shí)的懵懂到現(xiàn)在的學(xué)滿畢業(yè)，我感謝那么多老師精彩的課堂授予了我豐富的專業(yè)知識(shí)，感謝老師們對(duì)我的諄諄教誨，使得我的畢業(yè)設(shè)計(jì)得以順利完成。 內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 20 參考文獻(xiàn) [1]王正林 ,劉明 ,陳連貫 .精通 MATLAB 第三版 [M].電子工業(yè)出版社 .2020 年 1月 [2]鄭軍 ,張寶賢 .無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù) [M].機(jī)械工業(yè)出版社 .2020 年 2 月： 133149 [3] 陳敏 ,李軍華 .無線傳感器網(wǎng)絡(luò)原理與實(shí)踐 [M].化學(xué)工業(yè)出版社 .2020 年 7月：110155 [4]余成波，李洪兵，陶紅艷 .無線傳感器網(wǎng)絡(luò)使用教程 [M].清華大學(xué)出版社 .2020年 4月： 100130 [5]彭杰綱，寧靜 .傳感器原理及應(yīng)用 [M].電子工業(yè)出版社 .2020 年 9 月 [6]唐宏，魯玉芳，唐倫 .無線傳感器網(wǎng)絡(luò)原理及應(yīng)用 [M].人民郵電出版社 .2020 年 8月 . 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IEEE Journal on Selected Areas in munications. 2020,24(2):233246 內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 22 謝辭 經(jīng)過一學(xué)期的努力，我的本科畢業(yè)設(shè)計(jì)終于完稿了。再次，在分析兩種算法的過程中，因?yàn)闀r(shí)間和個(gè)人學(xué)識(shí)水平的限制，只是將現(xiàn)有的知識(shí)整合了一下，在軟件中仿真模擬、總結(jié)。 (3)在 Matlab R2020a 環(huán)境下，對(duì)本文分析的聲音能量接收公式和兩種算法進(jìn)行仿真，并對(duì)仿真結(jié)果進(jìn)行分析。 本章小結(jié) 本章通過借用仿真平臺(tái)模擬仿真了兩種定位算法的結(jié)果，并注意對(duì)其進(jìn)行了分析，最后在相同的外界環(huán)境下對(duì)兩種算法的誤差進(jìn)行了比對(duì)，從而得出極大似然估計(jì)算法的定位精度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于三邊定位算法的結(jié)論。 211 ( ) ( )N i i i iie r r o r x x y yN ?? ? ? ?? （ 41） 采集聲音能量進(jìn)行分析 利用聲音傳感器節(jié)點(diǎn)檢測(cè)到聲音信號(hào)電壓、聲壓等值采集到的聲音能量圖形如圖 ：（橫軸為時(shí)間，縱軸為電壓） 內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 15 取有用信號(hào)時(shí)間段，運(yùn)用接收聲音信號(hào)能量的計(jì)算公式： Yi（ t） =gis（ t） /di2（ t）+i(t)， i=1,2,3… .( gi: ：節(jié)點(diǎn)噪聲系數(shù)取 1； s（ t） ： t時(shí)刻聲源能量取 10000； di（ t） ：節(jié)點(diǎn)i 與聲源目標(biāo)之間距離； i(t) ：均值為 0，方差為 1 的高斯白噪聲 )編碼并輸出檢測(cè)信號(hào)示意圖如下：（橫軸為時(shí)間，縱軸為電壓） 得到接收信號(hào)能量值圖形后，根據(jù)聲音信號(hào)的能量與它傳播距離的平方成反比內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 16 而采用具體算法來確定目標(biāo)節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)。因此，本 章在聲音能量衰減模型下代入采集到的節(jié)點(diǎn)信息 進(jìn)行分析。它提供了強(qiáng)大的科學(xué)運(yùn)算環(huán)境、靈活的程序設(shè)計(jì)流程、高質(zhì)量的圖形與可視化界面設(shè)計(jì)、以及與其他程序和語言對(duì)接的功能。 內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 14 第四章 基于聲音能量的無線傳感網(wǎng)絡(luò)定位算法仿真 在前三章中，介紹了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的定位算法，提出并分析了三邊定位算法和極大似然估計(jì)（ ML）算法。 1 2 5 3 D 4 圖 極大似然估計(jì)法原理圖 當(dāng)然在已知節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)信息后，也可以通過以下的算法來實(shí)現(xiàn)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)定位。由于三邊定位算法易于接受，所以對(duì)這種算法進(jìn)行了研究，再與其它的算法進(jìn)行比較，可以進(jìn)一步對(duì)定位算法有一些深入的了解。 三邊測(cè)量法 多變測(cè)量方法是聲音能量定位方法的前提，而多變測(cè)量法方法又是從三邊測(cè)量方法引申而來的。 設(shè)計(jì)思路 開 始 選取網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn) 根據(jù)采集到的節(jié)點(diǎn)信息選取合適的算法 節(jié)點(diǎn)數(shù) 節(jié)點(diǎn)定位計(jì)算 結(jié) 束 內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 9 圖 設(shè)計(jì)思路流程圖 本章小結(jié) 本章分析了聲音傳播規(guī)律，提出了聲音能量衰減模型，計(jì)算了節(jié)點(diǎn)接收信號(hào)的能量值算法，又根據(jù) 聲音信號(hào)的能量與它傳 播距離的平方成反比而確定了節(jié)點(diǎn)與目標(biāo)聲源的位置關(guān)系及坐標(biāo)來分析了定位算法。 另外，不同的定位算法在不同的外界因素下都有其各種的優(yōu)缺點(diǎn)，所以在具體的實(shí)際應(yīng)用過程中，根據(jù)情況選擇設(shè)計(jì)相應(yīng)的定位 算法也是至關(guān)重要的。此方法計(jì)算過程稍微繁瑣點(diǎn)，但是其計(jì)算的精度是非常高的。其優(yōu)點(diǎn)為計(jì)算方便簡單，需要定位的節(jié)點(diǎn)較少，但是定位的精度、準(zhǔn)確度較低。此方法比到達(dá)時(shí)間法要準(zhǔn)確與好用些，因?yàn)樗鼘?duì)時(shí)間的精準(zhǔn)度與計(jì)算能力要求較低一些 [13]。 RSSI 有傳感器節(jié)點(diǎn)標(biāo)準(zhǔn)功能，實(shí)現(xiàn)起來簡單，且對(duì)節(jié)點(diǎn)的 成本 和功耗無影響，因此這個(gè)方法早已被采用，缺點(diǎn)是在被遮蓋或折射會(huì)引起嚴(yán)重的測(cè)量誤差 [13]。然而，傳感器有多點(diǎn)協(xié)作的的特點(diǎn)，同時(shí)，傳感器接收 到信號(hào)的時(shí)間一般比聲源變化得快，所以，為了使目標(biāo)定位算法簡潔而又不影響大的計(jì)算面，還是可以適當(dāng)?shù)暮雎赃@些細(xì)小的干擾 。將節(jié)點(diǎn)監(jiān)測(cè)到的電壓值轉(zhuǎn)化為聲音能量值 ,代入模型估算出聲源的位置 ,從而實(shí)現(xiàn)目標(biāo)定位估計(jì)。其中，多數(shù)聲音傳感器的參數(shù)中規(guī)定 0dB對(duì)應(yīng) 1V／ Pa。 (2)聲功率 W：單位時(shí)間內(nèi)通過垂直于聲傳播方向面 積的聲能量稱為聲功率，單位瓦特 (W)，它和聲壓的關(guān)系如式 W=Pe2S/PoCo 其中， Pe 為聲壓， S 為垂直于聲傳播方 向的面積， PoCo 為空氣的特性阻抗率一般取值為 400 Ns/m3。 本章小結(jié) 本章主要介紹了無線傳感網(wǎng)絡(luò)的研究現(xiàn)狀、發(fā)展情況及定位方法的評(píng)價(jià)指標(biāo)。誤差值越大，定位精度越小，定位也越不準(zhǔn)確； ：一種定位技術(shù)在給定的一段時(shí)間內(nèi)或一定數(shù)量的基礎(chǔ)設(shè)施時(shí)，能夠定位目標(biāo)的多少； 點(diǎn)密度：指單位面積上的節(jié)點(diǎn)數(shù)。 在諸多基于聲音能量的定位算法中，本文在大的方面選擇了聲音能量在接收信號(hào)時(shí)強(qiáng)度強(qiáng)弱的定位。比如：（ 1）在環(huán)境監(jiān)控和精細(xì)農(nóng)業(yè)方面， WSN 系統(tǒng) 應(yīng)用 最為廣泛，英特爾公司建立了世界上第一個(gè)無線葡萄園，這是一個(gè)典型的精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)、智能耕種的例子；中國杭州齊格科技有限公司與浙江農(nóng)科院合作研發(fā)了遠(yuǎn)程管理決策服務(wù)平臺(tái)，該平臺(tái)利用了無線傳感器技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)農(nóng)田溫室大棚溫濕度、露點(diǎn)、光照等環(huán)境信息的監(jiān)測(cè) ； （ 2）在民用安全監(jiān)控方面，英國的一家博物館利用無線傳感器網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)了一個(gè)報(bào)警系統(tǒng)，他們將節(jié)點(diǎn)放在珍貴文物或藝術(shù)品的底部或背面，通過偵測(cè)燈光亮度的改變和振動(dòng)的情況，來判斷展覽品的是否安全；中科院在故宮博物院實(shí) 施的文物安全監(jiān)控系統(tǒng)也是 WSN 技術(shù)在民用安防領(lǐng)域中的突出應(yīng)用； 2020年，哈工大在深圳地王大廈實(shí)施部署了監(jiān)測(cè)環(huán)境噪聲和震動(dòng)加速度響應(yīng)