基于TDoA测距的传感器网络安全定位研究

针对基于TDoA测距的定位技术,分析了基本虫洞攻击与一贯虫洞攻击的特点,提出了一种利用无线多跳网络时空特性与测距数据一致性性质的攻击检测方法,并从理论上给出了此方法的成功检测攻击概率下限值。仿真结果表明提出的检测方法在各种网络参数下均优于已有的方法。

无线传感器网络TDOA测距误差分析与校正

测距是无线传感器网络定位的基础,基于TDOA的测距有较高的精度;分析现有的基于TDOA的无线传感器网络定位系统与算法,使用基于超声波传感器和无线射频模块的TDOA测距技术,并针对测距过程中存在的误差,提出一种新的误差补偿和校正方法;该方法在对TDOA误差源及其影响行为进行详细分析的基础上,建立了测距误差模型;对影响较大的误差因子给予单独校正,并结合相关数学原理,引入了最小二乘回归,建立了误差校正的方案;实验结果表明,该方法有效地减小了测距误差的影响,从而提高了系统定位精度。

基于超声波六元阵列TDOA测距的WSN定位系统设计与实现

基于超声波测距的定位技术以其精度高、范围广和性能稳定等优点,在无线传感器网络中广泛应用。为了实现较大范围的高精度定位,采用TDOA的测距技术设计了满足远距离测量和二维全向测距的六元超声波传感器阵列系统,实现了无锚节点的无线传感器网络中节点的高精度定位和实时监控。测距实验结果表明,该系统的测量距离最远为16 m,平均测距误差为0.14%;定位实验结果表明,10个节点可以在3 min内完成全部组网和定位,平均定位误差约为23.74 cm。

TDOA/SDS-TWR联合的超宽带室内测距

超宽带室内定位系统常用的测距方法是TDOA和SDS-TWR,针对TDOA测距在硬件上难以实现时钟精确同步和SDS-TWR测距速度慢,提出了一种基于超宽带信号的TDOA和SDS-TWR联合的新的测距方法。该方法将已知锚节点分为通信主节点和辅助节点,可直接测得定位所需的主节点到目标节点的通信时间和目标节点到辅助节点的时间差信息,并可以此计算出该定位区域内所有锚节点与目标节点的距离。通过误差分析发现,所提方法在室内定位中足够准确,且仿真结果表明,其定位精度在25 cm内,比TDOA测距的误差更小并改善了SDS-TWR测距速度慢的问题。

基于CDMA-TDOA的室内超声波定位系统

针对国内外对室内定位技术中定位精度不高问题,提出一种基于CDMA(Code Division Multiple Access)-TDOA(Time Difference of Arrival)的室内超声波定位系统,并给出实时性差异等缺点,进行了其工作原理和超声波信号的分析。该系统基于射频和超声波传感器的固有性质,对超声波信号采用CDMA技术进行编码,以便在目标节点上能区分各个信标发来的超声波信号,并结合射频信号实现TDOA测距算法,最终实现三维定位。采用Matlab/Simulink模块对3个信标的超声波信号进行发射仿真与分析。仿真结果表明,该系统在目标节点上能被接收并识别相对应的超声波信号。

基于TDOA改进的矿山井下机车定位方法

为提高矿山井下机车的定位精度,提出了一种基于到达时间差(Time Difference of Arrival,TDOA)改进的矿山井下机车定位方法。采用超声波和无线电传播时间差实现测距,分析了测距技术在井下运用时产生的误差,并对误差进行补偿。为了修正机车定位过程中产生的位移误差,把位移误差化简为机车到节点的距离误差。通过规律性地布置节点和惯性导航技术,计算出位移后机车到节点的距离。使用最小二乘法估计出机车的初始位置坐标,并通过泰勒级数最小二乘法修正坐标实现定位,定位精度可达12 cm。相比于传统的定位算法,该方法增加了定位精度,且在机车不同速度下,保持了较为稳定的定位精度。

一种辅助WSN室内定位的测距系统设计

针对WSN室内定位需要高精度测距的问题,设计了一种基于Micaz节点的测距系统。该系统以Micaz节点的Atmega128处理器作为核心,基础上设计了433Mhz射频电路和超声波传感器接收、发送电路,通过射频信号和超声波信号实现TDOA测距。该系统具有实时性好、测量精度高的特点,可以应用于无线传感网络室内定位的测距需求。

基于超声波的室内三维定位系统

为满足对室内定位技术和系统应用平台的迫切需求,提出一种基于超声波的室内三维定位系统,阐述了其工作原理并对三边定位算法进行了研究。该系统基于射频和超声波传感器的固有性质,对超声波信号采用CDMA(Code Division Multiple Access)技术进行编码,以便在目标节点上区分每个信标发来的超声波信号,并结合射频信号实现TDOA(Time Difference Of Arrival)测距算法,最终实现三维定位。实验研究表明,以一个信标为原点,另外两个信标分别放置为X轴和Y轴上,建立三维坐标系,能简化三边定位算法,并能实现精度较高的三维定位。

无线传感器网络移动节点三维测距解析定位

结合次声波的特点和性质，建立了适用于动态环境下的基于次声波和电磁波的非同步TDOA测距模型。同时，将精确的测距信息与历史位置信息结合起来，提出并推导了信标节点稀疏分布下的三维测距解析定位算法，并根据有限的定位时刻位置信息采用内插法恢复出节点随机运动轨迹图。仿真结果表明：该算法具有较好的鲁棒性，可实现分米级以下的定位精度。

复杂电磁环境下移动节点三维定位研究

动态环境下的定位是最基本的应用支持技术之一。仅靠电磁信号的高精度测距定位对普通移动电子设备及其时钟同步的要求很高,而且对电磁干扰、多径效应和非视距等因素的影响较为敏感。为适应移动节点所处的邻居信标节点数量的不断变化和复杂电磁环境下对高精度定位的特殊要求,解决在信标节点稀疏分布情形下的高精度定位问题,提出基于次声波和电磁波的非同步TDOA三维测距解析定位及加权辅助定位算法,其中包括三维解析定位算法、动态质心定位算法和轻量级的新抗差加权最小二乘算法,并研究了内插法下的运动轨迹恢复。仿真表明该算法具有很好的稳健性和很高的定位精度。