《基於TOF/TOA/TDOA的高精度移動無線感測器網路定位技術研究》是依託中國人民解放軍國防科技大學，由熊輝擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：基於TOF/TOA/TDOA的高精度移動無線感測器網路定位技術研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：熊輝
- 依託單位：中國人民解放軍國防科技大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
本項目研究能夠適應未來大規模低成本移動無線感測器網路的定位技術，重點研究TOF/TOA/TDOA高精度移動無線感測器定位技術，突破移動錨節點的定位和時鐘同步、網路拼接和移動源節點定位等關鍵科學問題。本項目中所提出的算法不需要外部輔助定位和高精度時鐘設備，也不需要複雜的協定。擬採用錨節點周期性廣播機制，採用TOF雙向測距、偏差TOF或TOA等三種算法實現錨節點的自主定位與同步，三種算法的複雜度逐次降低。網路拼接的核心是解決網路片段“翻轉模糊”問題，通過小的網路片段來構建完整的網路拓撲。在源節點定位方面，擬採用基於TDOA鐘差補償的移動節點定位算法，錨節點的位置和同步信息用於對TDOA信息進行補償。該算法的優點是移動源節點通過一次發射即可實現定位，因而具有最小的功耗。為克服定位同步最大似然估計非凸性的問題，本項目將採用基於半定規劃等多種算法實現全局最優，保證估計算法的收斂。
結題摘要
無線感測器高精度定位技術在物聯網領域具有十分廣泛的套用前景，是當前物聯網領域研究的重點和難點問題。本項目提出了基於TOF/TOA/TDOA的移動無線感測器網路定位與時鐘同步算法，從理論上解決移動無線感測器網路的高精度定位與時鐘同步問題。算法主要包括基於TDOA的時鐘同步與定位算法、基於快速多基站TOF測量的定位算法、融合TOF/TDOA的定位算法、基站坐標自動標定算法、基於NLOS指數和基站分組的TDOA定位算法。所有的算法都進行了仿真驗證。本項目基於DW1000超寬頻晶片（符合IEEE802.15-2011標準），設計了高精度室內定位系統，本項目中所提出的算法全部在該定位系統中進行了設計實現，並開展了測試和驗證，通過實測統計分析，基站之間的時鐘同步精度達到0.3ns，TDOA定位精度達到30cm，TOF定位精度達到15cm，基站坐標自動標定的精度達到5cm。本項目的研究成果具有廣泛的實際套用價值。TDOA的定位與時鐘同步不需要外部的時鐘源，使用普通的晶振就能夠在UWB定位系統中達到30cm的定位精度和0.3ns的時鐘同步精度。基站坐標的自動標定能夠極大的減小定位系統實際部署時的工作量和成本，對於無線感測器定位系統的實際部署具有極大的工程實際意義。
