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基于无线传感器网络的定位系统设计与实现的中期报告

目录

一、项目背景和研究意义

二、研究现状和相关工作

三、研究思路和方法

四、系统设计

五、实验结果和分析

六、未来工作计划

一、项目背景和研究意义

无线传感器网络（WSN）是一种由许多小型、无线传感器节点组成的网络，它们能够协作工作，感知环境信息，并将数据传输到基站或中心节点。WSN在环境监测、智能家居、智能水利等领域有广泛应用。

WSN的节点通常需要具备定位功能，以便更好地掌握其位置信息，从而更好地维护和管理网络。基于WSN的定位系统是指在WSN中实现节点位置信息的测量和定位。

本项目旨在在WSN中设计和实现一个高精度的基于距离测量的节点定位系统，以更好地满足WSN应用中的位置信息需求。

二、研究现状和相关工作

WSN中的节点定位是WSN中研究的一个重要领域，已有许多学者做出了许多有关节点定位的研究。现有的节点定位方法主要包括基于信号强度指示（RSSI）的方法、基于距离测量（TOA、TDOA、AOA）的方法、以及基于多智能体系统（MAS）的方法等。其中，基于TOA的方法被广泛应用于节点定位中，具有高精度、不受环境影响等优点。

三、研究思路和方法

本项目的研究思路是基于TOA测量距离，结合多智能体系统实现节点定位。具体方法如下：

1.利用无线信号在空气中传播的时间差测量两个节点间的距离。

2.使用多智能体系统，使得多个节点配合完成节点定位任务。

3.借助于全局定位方法，建立全局坐标系，以解决节点的相对定位问题。

四、系统设计

1.距离测量模块设计

（1）接收机设计

利用STM32F103ZET6芯片设计接收机，具有上位机通讯（UART）功能。通过UART可将收到的RSSI转化为距离。

（2）发射机设计

发射机通过CC2530芯片实现，实现发射距离的调节和信号强度的控制。

（3）时钟同步机制

通过时钟同步机制，保证各节点时钟同步，获得统一的时间基准，可提高定位准确度。

2.多智能体系统设计

本项目中采用的是基于节点测距的多智能体系统，其主要功能是协作完成节点定位任务。

3.全局定位方法

本项目中采用的全局定位方法是激光扫描定位，通过激光扫描仪采集场景三维信息，使得每个节点的坐标值可以基于全局坐标系的位置确定。

五、实验结果和分析

目前，我们已完成了距离测量模块的设计和实现，并基于多智能体系统完成了节点定位的初步设计和测试。实验结果表明，我们的系统定位误差较小，且准确度较高。

六、未来工作计划

1.完善多智能体系统，提升定位精度。

2.完善全局定位方法，提升节点定位的准确度。

3.将节点定位系统应用于实际场景中，检验实验结果的有效性。