,的增加而衰减。在理想空间内，两者关系可以用公式表征为式中，表示节点间距离，为信号源传输功率，分别为发送天线与接收天线增益，为电磁波波长。然而，在实际测量环境中，由于受到信号反射散射等干扰，导致信号传播模型具有不万方数据杭州电子科技大学硕士学位论文确定性。但可以假设信号强度满足对数正态分布，则有对数正态阴影模型式中，表示信号接收节点与信号源的距离为处的信号强度，η为路径损耗参数，为服从对数正态分布的随机变量。则距离节点间距离的最大似然估计为但是最大似然估计为有偏估计，令，则无偏估计为万方数据杭州电子科技大学硕士学位论文,万方数据杭州电子科技大学硕士学位论文,的增加而衰减。在理想空间内，两者关系可以用公式表征为式中，表示节点间距离，为信号源传输功率，分别为发送天线与接收天线增益，为电磁波波长。然而，在实际测量环境中，由于受到信号反射散射等干扰，导致信号传播模型具有不万方数据杭州电子科技大学硕士学位论文确定性。但可以假设信号强度满足对数正态分布，则有对数正态阴影模型式中，表示信号接收节点与信号源的距离为处的信号强度，η为路径损耗参数，为服从对数正态分布的随机变量。则距离节点间距离的最大似然估计为但是最大似然估计为有偏估计，令，则无偏估计为由于测距方式易实现，现有无线通信设备基本支持信号强度测量，不需要再进行硬件开发支持强度值测量，故已在无线定位技术中得到广泛研究，如等。但是，在实际定位环境中，电磁波传播具有动态特性，对测距结果造成严重干扰，能产生几米甚至更大的测距误差。测距方式测距测量节点间传播时间，然后计算距离信息。主要有基于信号单程传播时间与基于信号双程传播时间两种方式测量信号传播时间。基于信号单程传播时间测距测距过程如图所示，从节点信号源时刻发出信号，到节点接收者时刻接收信号，则经历传播时延时间为。若信号传播速度已知，则节点间距离，。由于简单的单程测距需要利用节点间的时间戳计算，因此要求节点和节点事先做好时钟同步。其中，有种采用波速不同的两种波进行基于到达时间差的测距方法，组测距，组时间同步，例如超声波声波与无线电波的组合。节点节点无线电波声波图基于单程传播时间测距示意图万方数据杭州电子科技大学硕士学位论文如图所示，假若发射源节点在间隔时间内先后发送无线电波和声波，接收者节点接收到无线电波时刻为，接收到声波为，则节点间距离其中，与分别为无线电波和声波的传播速度。基于信号双程传播时间测距测距过程如图所示，节点在时刻生产信号，节点在时刻接收到信号，经过段传播时延，在时刻发送确认信号并将传播时延发送给节点。节点在时刻收到节点的确认信号，则节点信号往返时延为。同时，节点间距离计算公式为。从图中看出，双程测距不需要节点与节点事先做好时钟同步，但受到节点时钟漂移的影响。基于双程传播时间测距示意图节点第阶段第二阶段节点图示意图德国公司提出了对称双面双向测距方式并将其应用于技术，在很大成程度上降低了时钟漂移对测距的影响。如图所示，测距过程分两个阶段，每个阶段进行次往返时延测量。在第阶段，节点发送信号得到第个值在第二阶段，节点发送信号得到第二个值。通过两次值的测量，并记录节点传播时延和，节点间距离计算公式为。万方数据杭州电子科技大学硕士学位论文算法估计几何模型通过测距方法，分别测量个基站节点和目标节点之间距离真实距离为，得到测量值,。当时，则有估计理论模型如图所示，但是实际测量值存在误差，导致实际测量模型存在偏差，如图所示，因此定位算法需要估计目标节点位置信息。图估计定位理论模型图图估计定位测量模型图基于理论模型，采用个距离半径可得到如下方程组其中为第个基站节点位置坐标为目标节点的真实坐标信息。将式第个方程与其余方程作差，得到万方数据杭州电子科技大学硕士学位论文若令，式变换成式中，。因为测量值存在偏差，需要采用定位算法，降低定位误差。由于式是非线性方程，算法需要根据定约束准则，通过近似或其它冗余信息，将非线性方程转化为线性方程，以此求解方程，得到目标节点位置信息估计值常见算法有最小二乘方法最大似然估计法泰勒级数展开法方法等。测距方式测距模型测距基本原理是先由发射源目标节点发射信号，接收者基站节点接收信号，并记录到达时间，如图所示。目标节点时刻发送信号，个基站分别在时刻接收到信号，则任意两个基站的信号到达时间差，距离差。其中，是信号传播速度，若是电磁波则为光速，和为第个基站与目标节点之间的距离值。测距需要基站之间同步，精度主要由基站记录到达时间精度与基站之间同步精度决定。同时由于信息传播速度太快电磁波传播速度为光速，时间测量微小的误差，都可能导致测量值产生巨大误差。图测距示意图万方数据杭州电子科技大学硕士学位论文算法估计几何模型通过测距方法，分别记录目标节点发射的信号到达个基站节点的时间得到任意两个基站节点之间到达时间差。由于传播速度已知，则将时间差转为距离差,其中，为第个和第个基站之间的距离差，和分别为第个基站与目标节点之间的距离，分别为第个基站记录的信号到达时间。若选个基站节点为基准基站节点，如第个基站节点，则其余个基站与第个基站节点的距离差为，利用双曲线特性，建立数学几何模型，如图所示。,图估计定位测量模型图由于测量值存在误差，使得，其中为目标节点信号到第个与第个基站的真实值。所以，当时，应有条双曲线以上，但是并不会汇聚于点，需要利用定位算法估计目标节点位置信息。假设目标节点真实坐标信息为则有以下方程组其中,为第个基站坐标，同时有，其中为第个基站与目标节点之间的精确距离代入式，得到万方数据硕士学位论文题目高危生产区域人员定位算法设计与系统实现研究生郑书万专业检测技术与自动化装置指导教师王瑞荣教授完成日期年月万方数据杭