基于RSSI的無線室內(nèi)定位技術(shù)的研究和實(shí)現(xiàn).pdf

1、隨著基于位置服務(wù)相關(guān)技術(shù)的成熟以及普及，定位應(yīng)用已為人們的日常生活提供了極大的便利，市場(chǎng)對(duì)于定位需求和精準(zhǔn)度要求與日俱增。在室外定位方面，衛(wèi)星定位技術(shù)完善且廣泛運(yùn)用，如GPS、國產(chǎn)北斗系統(tǒng)等，均具備良好定位準(zhǔn)度，民用準(zhǔn)度可達(dá)10m；蜂窩網(wǎng)絡(luò)定位技術(shù)定位速度快，成本低廉，可滿足對(duì)定位精度要求低的需求；但室內(nèi)環(huán)境由于多徑、非視距（NLOS）、信號(hào)干擾等因素存在，一般的室外定位方法不適用于室內(nèi)。
　　設(shè)計(jì)研究性能良好的室內(nèi)定位方法既是無

2、線研究領(lǐng)域亟待解決的技術(shù)熱點(diǎn)，亦具備良好的技術(shù)意義和應(yīng)用前景。我們參考當(dāng)前主流室內(nèi)定位算法，使用數(shù)學(xué)模型用于計(jì)算，結(jié)合神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)非線性映射等優(yōu)點(diǎn)，提出搭建一套小型的基于RSSI的無線室內(nèi)混合定位系統(tǒng)。我們主要做了如下研究以及工作：
　　(1)改進(jìn)基于RSSI的測(cè)距模型。RSSI測(cè)距方法主要原理是利用發(fā)送節(jié)點(diǎn)和接收節(jié)點(diǎn)間信號(hào)傳輸?shù)膹?qiáng)度（RSSI）和兩節(jié)點(diǎn)間實(shí)際測(cè)量的距離來計(jì)算出信號(hào)的傳輸損耗，將其轉(zhuǎn)化為測(cè)距模型。針對(duì)一般傳統(tǒng)的基于RS

3、SI室內(nèi)定位方法在測(cè)距中太過依賴經(jīng)驗(yàn)且誤差較大的問題；結(jié)合神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)非線性映射力等優(yōu)點(diǎn)，提出利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)擬合取代傳統(tǒng)算法方式，避免信號(hào)傳輸損耗建模中對(duì)于復(fù)雜參數(shù)的經(jīng)驗(yàn)估計(jì)以及近似取舍，所導(dǎo)致的誤差累積問題。
　　(2)改進(jìn)質(zhì)心定位方法。經(jīng)典質(zhì)心定位計(jì)算方法通過確定未知節(jié)點(diǎn)可能存在的落點(diǎn)范圍，或直接計(jì)算質(zhì)心，或結(jié)合加權(quán)等方式確定未知節(jié)點(diǎn)的位置。針對(duì)經(jīng)典定位計(jì)算方法界定未知節(jié)點(diǎn)位置過于粗糙的問題，提出概率環(huán)形區(qū)間交疊算法，通過數(shù)學(xué)模型精

4、確計(jì)算區(qū)間，從范圍界定上提高定位算法的精確度；為提高算法對(duì)于小概率，高干擾下的信號(hào)強(qiáng)度的容忍度，另外提出使用多邊界質(zhì)心法來處理特殊的信號(hào)強(qiáng)度，從而協(xié)助完成整個(gè)過程的定位。
　　(3)改進(jìn)無線傳感器路由協(xié)議。本文定位方案是基于TinyOS設(shè)計(jì)，其協(xié)議棧中自帶LEPS（Link Estimation and Parent Selection）多跳路由協(xié)議，但由于節(jié)點(diǎn)間只采用單一的路由狀態(tài)廣播進(jìn)行信息交換，LEPS協(xié)議通信穩(wěn)定性和可靠性

5、相較低。針對(duì)LEPS協(xié)議存在的問題，我們通過修改父節(jié)點(diǎn)信道評(píng)估機(jī)制改進(jìn)了該路由協(xié)議，提高信息的交付率。
　　(4)設(shè)計(jì)上位機(jī)監(jiān)控軟件。我們使用QT進(jìn)行可視化編程，實(shí)現(xiàn)對(duì)于未知節(jié)點(diǎn)的位置信息進(jìn)行監(jiān)控和記錄，并通過匯聚節(jié)點(diǎn)的串口接收各子節(jié)點(diǎn)上傳的數(shù)據(jù)包，提取出節(jié)點(diǎn)的ID、節(jié)點(diǎn)通信接收RSSI等信息，并通過高斯模型處理得到的原始數(shù)據(jù)，使用自定義的混合定位方案求取并記錄未知節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)信息，最終繪制出實(shí)驗(yàn)對(duì)象的節(jié)點(diǎn)分布情況。
　　(5)