基于最佳线性无偏估计和无线传感器网络的温度测量研究

基于最佳线性无偏估计和无线传感器网络的温度测量研究(论文13000字,外文翻译)
摘要：为了打破传统温度采集系统的布线、系统不灵活的局限性，本文提出了基于ZigBee技术的无限传感网络温度测量方法。该系统在具备开发成本低的这一优势下仍然可做到小模块化、功耗低、系统工作稳定。ZigBee可建立一对多的工作模式，一个协调器可接收多个端点的采集到的温度数据，在此基础上，提出了最佳线性无偏估计估计的方法对实时的温度数据进行估计。不同传感器采集到的温度数据中噪声不同，最佳无偏估计仍可以根据噪声特点估计出一个最接近真实值的温度，提高了温度测量系统的有效性。传感器网络节点越多，估计的值越准确。所以，ZigBee无线网络是本系统的数据采集的最佳选择。
    本文是把ZigBee技术应用到温度测量研究中。本文共设计了五个终端节点，可同时采集不同位置的温度。协调器将各个位置采集到数据同时发送给监测平台，然后监测平台对同一时刻的多点数据采用最佳线性无偏估计的方法进行校准处理，同时考虑功率分配对估计好坏的影响。这样将得到一个最接近真实值的温度，以此达到高精度测量的要求。
关键词：温度测量； ZigBee；最佳线性无偏估计

Best Linear Unbiased Estimation Based Temperature Monitoring in Wireless Sensor Networks
Abstract：In order to break the limitations of traditional temperature acquisition system wiring and system inflexibility, this paper proposes a temperature measurement method based on ZigBee technology for infinite sensor networks. The system can still achieve small modularity, low power consumption and stable system operation under the advantage of low development cost. ZigBee can establish a one-to-many working mode. A coordinator can receive the collected temperature data of multiple endpoints. Based on this, the optimal linear unbiased estimation method is proposed to estimate the real-time temperature data. The noise is different in the temperature data collected by different sensors. The best unbiased estimation can still estimate the temperature closest to the true value according to the noise characteristics, which improves the effectiveness of the temperature measurement system. The more sensor network nodes, the more accurate the estimated values. Therefore, ZigBee wireless network is the best choice for data acquisition of this system.
    This paper applies ZigBee technology to temperature measurement research. In this paper, five terminal nodes are designed to collect the temperature at different locations at the same time. The coordinator collects the data from each location and sends it to the monitoring platform. The monitoring platform then calibrates the multi-point data at the same time using the best linear unbiased estimation method, which will get a temperature closest to the true value. Meet the requirements of high precision measurement.
Key words：Temperature measurement; ZigBee; optimal linear unbiased estimation
 

目 录
第一章  绪论    1
1.1设计的背景和研究意义    1
1.2 温度监测系统的特点    1
1.3 国内外研究现状    2
1.3.1  ZigBee技术的国内外研究现状    2
1.3.2 估计理论的研究现状    3
1.4 论文的内容及安排    3
1.4.1 主要内容    3
1.4.2 论文的安排    3
第二章 无线传感网络    5
2.1  ZigBee的介绍    5
2.1.1  ZigBee技术的特点    5
2.1.2  ZigBee的网络拓扑结构    6
2.2  ZigBee网络的建立    7
2.3  ZigBee网络的加入    8
2.4  ZigBee网络的节点模块    9
第三章 最佳线性无偏估计与功率分配对估计的影响    10
3.1 估计理论的介绍    10
3.1.1 常用的估计方法及特点    10
3.1.1 估计方法中的数学理论    12
3.2 最佳线性无偏估计的原理    14
3.3 无线传输的功率分配对估计的影响    16
3.3.1 系统方法    16
3.3.2 平均功率分配    17
3.3.3 最优功率分配    18
第四章 实验与仿真    20
4.1 估计模型    20
4.1.1 无偏性    20
4.1.2  最小方差    21
4.2 估计模型仿真与结果    22
4.3 无线传输模型仿真与结果    25
4.3.1 平均功率分配仿真    25
4.3.3 最优功率分配仿真    26
第五章   总结和展望    28
5.1 本文工作总结    28
5.2 工作展望    28
参考文献    29
致 谢    30