一种基于超声和射频融合的无线传感器网络网格定位方法.pdf

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1、24传感器与微系统(TransducerandMicrosystemTechnologies)2015年第34卷第3期DOI：10．13873／J．1000-9787(2015)03-0024-04一种基于超声和射频融合的无线传感器网络网格定位方法姜华，何风行，陈文权，毛嘉，苑广欣(中国科学院上海高等研究院城市公共安全中心，上海201210)摘要：提出了一种基于超声和射频融合的网格定位方法。首先对射频的无线信号强度进行筛选，采用压缩感知方法进行粗定位。然后基于粗定位结果对超声测量的计时结果进行评价和加权，以抵抗局部非视距(NLo

2、S)环境影响。之后再迭代时进行进一步精细定位与超声计时结果的评价加权，直至达到终止条件。测试结果显示：所提出的融合定位方法的定位精度优于经典的CHAN算法，在实际测试中取得较好的定位性能。关键词：无线传感器网络；融合定位；压缩感知；网格定位中图分类号：TP393文献标识码：A文章编号：1000-9787(2015)03-0024-04Amethod0fgridlocalizationinWSNsusingfusion0f’‘11●一ultrasonicandradl0trequency‘JIANGHua，HEFeng—hang，

3、CHENWen—quan，MAOJia，YUANGuang—xin(CenterforUrbanPublicSafety，ShanghaiAdvancedResearchInstitute，ChineseAcademyofSciences，Shanghai201210，China)Abstract：Agridlocalizationmethodusingfusionofultrasonicandradiofrequencyisproposed．Firstly，wirelesssignalstrengthisscreenedfor

4、coarselocalizationbycompressedsensingmode1．Then，timingresultsofultrasonicmeasurementareevaluatedandweightedbasedoncoarselocalizationresults．toconquereffectoflOCalNLoSenvironment．Further，finelocalizationisperformedandweightedbyevaluationofultrasonictimingresultbyitera

5、tionalgorithm，untiltheterminationconditionisreached．TestresultsshowthattheproposedmethodachievesbetterlocalizationprecisionthanclassicalCHANalgorithm，andbetterlocalizationprope~yisachievedinpracticaltest．Keywords：WSNs；fusionlocalization；compressedsensing；gridlocaliza

6、tion0引言果对超声测量结果进行筛选，消除局部NLoS环境影响，根室内复杂场景下的目标定位问题越来越引起学者关据优选结果迭代进行超声网格精细定位。测试结果显示：注，由于室内不具有GPS信号覆盖，基于无线传感器网本文提出的方法具有较好的定位效果。络(WSNs)的系统是解决室内目标定位问题的主要方1系统总体设计法，其中基于射频的接收信号强度(RSS)和超声1．1系统模型系统模型如图1所示，设需要定位的区域为室内一矩波’是常用的定位手段，RSS定位成本低廉、部署方便，但形区域，将此矩形区域划分为Ⅳ个网格。此区域中移动目是定位精度较差

7、，一般在m级；室内超声定位精度较高，文标周期性发射射频信号和超声信号，在区域周围布设个献[6]在室内无遮挡的情况下达到了10cm以内的定位精传感器节点，可接收超声和射频信号，每个传感器节点的位度，但是由于室内复杂环境的限制，受非视距(NLoS)影响较置为已知。传感器节点将信号测量结果(RSS值和到达时为严重。间(ToA)值)发送给融合中心。融合中心运行网格融合定本文提出了一种基于超声和射频融合定位的方法，以位算法，计算出目标位置。抵抗室内复杂环境的影响。首先将基于RSS的定位问题1．2算法架构转换为压缩感知问题，得到粗定位结果，

8、然后根据粗定位结超声和射频融合定位算法的整体架构如图2所示，首收稿日期：2014-07-09基金项目：国家电网公司科技计划资助项目第3期姜华，等：一种基于超声和射频融合的无线传感器网络网格定位方法25△传感器式中为传感器节点i接收到的位于参考点的目标发☆目标射的