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1、 （二二 一一 三三 年年 六六 月月本科毕业设计说明书本科毕业设计说明书题题 目目：基于声音能量的无线传感器网络定位算法基于声音能量的无线传感器网络定位算法内蒙古工业大学本科毕业设计说明书摘 要无线传感器网络在当今社会起着非常重要的作用。而传感器节点的位置对整个应用又起着很大的作用，节点所采集到的信息必须与节点的位置结合才有意义，否则所采集的数据便毫无意义。因此定位是无线传感器网络必备的功能，也是无线传感器网络的核心技术。本文首先对无线传感器网络相关知识作了简单的介绍，包括声音能量的传播规律和无线传感器网络的几种算法，距离相关算法。接着详细介绍了几种距离相关定位算法。设计主要针对三边定位算法
2、和极大似然估计算法展开，在认真了解这两种算法后，分析其定位过程、定位方法、及定位误差。最后利用 matlab 仿真软件对接收到的声音能量和定位算法进行仿真验证，并将两种算法的定位误差进行比较，从而得出，基于声音能量的无线传感器网络定位算法的两种算法中极大似然估计算法更好一点的结论。关键词：关键词：无线传感器网络；三边定位算法；极大似然估计算法；matlab内蒙古工业大学本科毕业设计说明书AbstractWireless sensor network plays a very important role in todays society. And the position of the se
3、nsor nodes in the entire application plays a big role, node to collect information and the position of the node must be combined with meaningful, otherwise the data is meaningless. So the orientation is essential for wireless sensor network function, the core technology and wireless sensor network.F
4、irstly, wireless sensor network related knowledge are introduced, several algorithms including the sound energy propagation and wireless sensor network, distance correlation algorithm.Then introduces the range-based localization algorithm. The design for the three main edge location algorithm and th
5、e maximum likelihood estimation algorithm, in the understanding of these two algorithms, analysis of its positioning, positioning method, and the positioning error.Finally, the simulation of the sound energy received and positioning algorithm using MATLAB simulation software, and the positioning err
6、or of two algorithms are compared, thus obtained, is more better conclusion MLE two algorithms for wireless sensor network localization algorithm based on acoustic energy.Keywords: wireless sensor network; three edge location algorithm; maximum likelihood estimation; MATLAB内蒙古工业大学本科毕业设计说明书目录第一章 绪论.1
7、1.1 课题研究的背景和意义 .11.2 无线传感器网络国内外研究现状 .11.3 基于声音能量的无线传感器网络目标定位简介 .21.4 定位算法评价指标 .31.5 本章小结 .4第二章 声音能量的传播规律及适用算法的分析.52.1 声音的基本概念及其传播规律 .52.2 声音能量衰减模型及算法的提出 .52.3 基于声音能量衰减模型提出 WSN 定位技术 .62.3.1 常用测距方法 .62.3.2 常用的定位计算方法 .72.4 定位算法设计的注意问题 .72.5 算法的流程图及设计思路 .82.5.1 算法的流程图 .82.5.2 设计思路 .82.6 本章小结 .9第三章 无线传感网
8、络目标定位算法.103.1 论文定位算法介绍 .103.2 三边测量法 .103.3 极大似然估计法 .113.4 比较综合两种定位算法的优劣 .133.5 本章小结 .13第四章 基于声音能量的无线传感网络定位算法仿真.144.1 实验环境 .144.2 采集声音能量进行分析 .14内蒙古工业大学本科毕业设计说明书4.3 背景噪音均值为 0，标准差为 1 环境下两种算法定位图.164.4 不同定位算法误差分布仿真 .174.5 本章小结 .18结论. 19参考文献.20谢辞. 22附录. 23内蒙古工业大学本科毕业设计说明书第一章 绪论1.1 课题研究的背景和意义随着无线传感技术的快速发展和
9、日趋成熟，无线通信技术也发展到一定的程度，其发展的技术越来越成熟、快速，方向也越来越多，同时也越来越重要。大量的应用方案开始采用无线技术进行数据采集和通信传输1。无线传感技术、传感网络已经被认定为重要的研究内容之一。值得庆幸的是，WSN 技术在中国找到了发展机会。政府引导、研究人员推动和企业的积极参与大大加快了 WSN 技术的市场化进程，中国必将在 WSN 技术和市场推进中发挥重要作用2。无线传感网络是一种开创了新应用领域的新兴概念和技术。无线传感器网络节点的稳定运行是整个网络可靠性的重要保障。低功耗无线传感模块研究具有极其重要的学习和研究价值，其功能的实现具有极其重要的理论和现实意义。首先，
10、现有的众多研究中，将性能和低功耗相结合的较少，有的只考虑低功耗而性能不高，有的性能高但是功耗太大3。其次，增加无线传感模块的应用。无线传感模块应用已非常广泛，除去组成无线传感网络的应用外，无线传感技术还广泛的应用于环境监测，如车间温湿度、短距无线通信等。克服了这些困难，无线传感器网络将会发挥巨大的功能。1.2 无线传感器网络国内外研究现状无线传感器网络在许多国家的军事和民用的各个领域都具有十分广阔的应用前景，它的出现引起了许多国家越来越大的兴趣以及挑战。许多国家都非常重视无线传感器网络的基础理论和应用研究4。从国外的研究现状来看，美国是最早开始研究无线传感器网络技术的国家，美国国防部和军方近年
11、来投入了巨资，在一些著名的高校、研究机构和企业公司，开展一系列满足军方作战须取得无线传感器网络技术和应用研究的活动，研究的重点主要集中在各种军用侦察和监视技术与系统，如“智能微尘”（SmartDust）、“无线综合网络传感器”（WINS）、“传感器信息技术”（SensorIT）、“沙地直线系统”（A Line in the Sand）等。WSN 网络是面向应用的，贴近客观世界的网络系统，其产生和发展一直都与应用相联系。多年来经过不同领域研究人员的演绎，WSN 技术在军内蒙古工业大学本科毕业设计说明书2事领域、安全监控、环保监测、建筑领域、工业监控、智能交通、自由空间探索、智能家居等领域的应用得到了充分的肯定和一定的应用5。在中国：中科院的微系统所主导的团队积极开展基于 WSN 的边境防御系统的研发和试点，已取得了阶段性的成果。现在，无线传感器网络在人们的生活应用中已经起了积极地作用。比如：（1）在环境监控和精细农业方面，WSN 系统应用最为广泛，英特尔公司建立了世界上第一个无线葡萄园，
