基于无线传感网络和超声波的室内定位系统的设计与实现
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作者:
作者单位:

(哈尔滨工业大学航天学院,哈尔滨150001)

作者简介:

漆军(1984-), 男, 博士生, 从事无线传感网络以及室内定位的研究;刘国平(1962-), 男, 教授, 博士生导师,从事网络化控制以及物联网等研究.

通讯作者:

E-mail: china19841025@163.com

中图分类号:

TP274

基金项目:

国家自然科学基金项目(61333003,61690212).


Design and implementation of an indoor localization system based on wireless sensor networks and ultrasonic
Author:
Affiliation:

(School of Astronautics,Harbin Institute of Technology,Harbin 150001,China)

Fund Project:

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    摘要:

    研究一种基于无线传感网络(WSN)和超声波的室内定位系统的设计与实现.该系统利用超声波在空间飞行的时间和速度,求出定位节点到各个锚节点的距离;然后利用三边测量的定位方法求出定位目标节点的坐标.这种定位系统利用包络检测方法,通过检测超声波包络的最大值点计算超声波的到达时间.考虑实际电路系统中存在噪声的情况,实际检测到的最大值点都会在真实值左右波动,从而降低了系统的稳定性和精度.针对该问题,采用数字锁相放大,通过仿真和实际应用实验与现有方法进行对比.对比结果表明,该方法能有效减少噪声和干扰的影响,极大地提高系统的定位精度和系统的抗干扰能力,在不考虑超声波反射的情况下,距离测量误差能够达到2mm,数据的标准差最大值达到0.15mm,相对于目前研究领域的最高值0.3mm,降低了50%.

    Abstract:

    The design and implementation of an indoor location system based on wireless sensor networks(WSN) and ultrasonic are studied.The distance between the locating object and the anchor node is calculated using time of flight(ToF) and velocity of ultrasonic.Then the trilateration localization is applied to compute coordinates.The envelope detection method is used to measure ToF, which treats the highest value point of the envelope signal as the arrival time.Considering the effect of noise in the actual circuit, the measured value will fluctuate at the actual peak, it affects the stability and precision of the system.The digital lock-in amplifying technique is adopted in this paper, the result of experiment and simulation show that this method can reduce the effects of noise and interference, and improve greatly the positioning accuracy and the capacity of anti-jamming compared with the existing methods.Without considering the ultrasonic radiation, the distance measurement error is within 2mm, and the standard deviation is less than 0.15mm in the experiments, which is reduced about 50% comparing with the best result achieved currently 0.3mm.

    参考文献
    相似文献
    引证文献
引用本文

漆军,刘国平.基于无线传感网络和超声波的室内定位系统的设计与实现[J].控制与决策,2018,33(8):1391-1398

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  • 在线发布日期: 2018-07-26
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