基于RSSI的室内节点定位方法的研究与实现

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随着互联网与智能终端的快速发展,基于无线传感网络的室内目标定位具有广泛的应用需求,例如商场火灾中消防人员的移动轨迹定位等。基于接收信号强度指示(RSSI)的无线传感网络节点定位技术,由于其成本低、功耗低、硬件要求低等优势,在室内定位中应用得比较广泛。然而室内环境复杂,节点发射功率、长距离通信、突发干扰、环境因子等因素严重影响到RSSI值的测量,进而影响到定位。因此如何抑制室内环境因素的干扰,提高室内定位的精度对基于RSSI的无线传感网络室内定位具有很大的意义。本文针对RSSI室内定位中易受环境因素的影响,通过实验分析各个环境因素对RSSI特性的影响,提出解决的策略。通过节点的点对点通信实验,来获取RSSI值随距离的特性曲线,以此在节点布置时候确定节点间最长通信距离,从而减少长距离通信对RSSI测量的影响;通过节点发射功率的实验,以此证明不同发射功率对一米处接收功率的影响;通过突发干扰下RSSI值的波动特性实验,来证明突发干扰后RSSI恢复正常很快,以此利用滤波来剔除异常数据,减少突发干扰对RSSI的影响;通过室内不同区域环境因子的测试,来证明室内环境因子的动态变化,以此利用最小区域动态环境因子来替代整个室内固定环境因子,从而减少环境因子变化造成的RSSI测量误差。本文在经过各项环境因素实验的分析并提出相应解决方案后,对最小区域动态测距模型进行改进,提出了在不同发射功率情况下,节点的定位精度不变的测距模型,以此消除发射功率对RSSI测距的影响。改进的方案通过matlab的仿真实验看出,其在不同发射功率下RSSI的测距定位精度改善巨大。为减少整个定位方案的运算量,在RSSI值优选滤波时,对均值滤波算法进行一定的改进,以达到高斯滤波在突发干扰情况下的滤波效果;在软件实现上,为减少复杂公式的运算量,例如指数公式,对复杂公式进行了最小二乘直线拟合,并通过matlab仿真分析出分段拟合的效果。最后通过把相关算法写入到TI公司的CC2430传感节点中,以此分别来证明测距方案和三边定位算法在室内定位中的可行性。
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