《基於射頻干涉的無線感測器網路目標節點定位與跟蹤》是依託上海交通大學，由王易因擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：基於射頻干涉的無線感測器網路目標節點定位與跟蹤
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：王易因
- 依託單位：上海交通大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
無線感測器網路(Wireless Sensor Network, WSN)的目標節點定位與跟蹤是構建兼具分散式數據採集、協作感知和實時信息處理系統的關鍵。如何在複雜的多徑環境中，實現低成本、高精度的定位與跟蹤，對WSN物理層設計提出了新的挑戰。本項目以提高定位與跟蹤系統的精確度，降低系統的複雜度為目標，圍繞射頻干涉用於定位與跟蹤系統存在的多徑干擾，缺乏有效同步機制以及相位模糊的基本問題，從信號處理和信息融合的角度，探索射頻干涉信號的收發新機制，同步定位聯合估計的新方法以及非線性模型的近似最佳化求解。重點開展三方面研究內容：（1）探索抗多徑干擾的射頻干涉信號設計；（2）提出具有普適性的目標位置與時鐘同步參數聯合估計框架；（3）解決基於整數與實數混合型非線性模型的定位釋疑。為實現具有套用價值的射頻干涉定位跟蹤系統提供理論基礎和科學方法。
結題摘要
目標節點的定位跟蹤是無線感測器網路所提供的重要服務之一。目標節點的位置信息對於數據融合、網路拓撲、路由設計以及其他各類基於位置的套用服務來說必不可少。在GPS信號不可得、多徑干擾嚴重的複雜環境中，如何實現低成本、高精度的定位與跟蹤，是眾所周知的一大挑戰。本項目從信號處理和信息融合的角度入手，針對多徑干擾，設計射頻干涉信號的收發新機制和相位測距算法；針對不同的網路同步要求，研究同步定位聯合估計的新算法；針對移動目標節點，提出射頻干涉定位跟蹤方案。主要的創新性成果如下： 1.雙諧波射頻干涉定位系統：在多個同步錨節點幫助下，提出基於雙諧波射頻干涉的相位測距方法，設計雙諧波之間的頻率間隔小於信道相干頻寬，使得多徑衰落可簡化為平衰落，有效應對多徑干擾；通過測量雙諧波之間的相位差得到與距離和時鐘相關的信息，提出了聯契約步定位的估計算法；定位系統可分辨距離的增加簡化了相位模糊問題求解。 2.基於移動錨節點的雙諧波射頻干涉定位系統：使用單個移動錨節點模擬多個靜態錨節點的功能，降低了定位系統的同步要求；欠採樣技術的採用進一步簡化了雙諧波射頻干涉定位系統接收機結構，增加了信噪比，提高了定位精度；由多目標時鐘差異引起的諧波頻率偏移，通過信號子空間方法被估計出來並加以校正。 3.基於雙諧波射頻干涉的全異步網路目標定位跟蹤：針對全異步網路，不對系統做任何同步假設，利用參考錨節點接收雙諧波信號測量時鐘參數進行校正；或者利用節點的移動性，將不同時刻接收到的信號相位做差分運算，以消除時鐘影響；提出的聯契約步跟蹤算法，能對移動目標進行高精度跟蹤。
