基于RSSI的無線室內(nèi)定位技術的研究和實現(xiàn).pdf

1、隨著基于位置服務相關技術的成熟以及普及，定位應用已為人們的日常生活提供了極大的便利，市場對于定位需求和精準度要求與日俱增。在室外定位方面，衛(wèi)星定位技術完善且廣泛運用，如GPS、國產(chǎn)北斗系統(tǒng)等，均具備良好定位準度，民用準度可達10m；蜂窩網(wǎng)絡定位技術定位速度快，成本低廉，可滿足對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）、信號干擾等因素存在，一般的室外定位方法不適用于室內(nèi)。
　　設計研究性能良好的室內(nèi)定位方法既是無

2、線研究領域亟待解決的技術熱點，亦具備良好的技術意義和應用前景。我們參考當前主流室內(nèi)定位算法，使用數(shù)學模型用于計算，結合神經(jīng)網(wǎng)絡非線性映射等優(yōu)點，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)改進基于RSSI的測距模型。RSSI測距方法主要原理是利用發(fā)送節(jié)點和接收節(jié)點間信號傳輸?shù)膹姸龋≧SSI）和兩節(jié)點間實際測量的距離來計算出信號的傳輸損耗，將其轉化為測距模型。針對一般傳統(tǒng)的基于RS

3、SI室內(nèi)定位方法在測距中太過依賴經(jīng)驗且誤差較大的問題；結合神經(jīng)網(wǎng)絡非線性映射力等優(yōu)點，提出利用神經(jīng)網(wǎng)絡擬合取代傳統(tǒng)算法方式，避免信號傳輸損耗建模中對于復雜參數(shù)的經(jīng)驗估計以及近似取舍，所導致的誤差累積問題。
　　(2)改進質(zhì)心定位方法。經(jīng)典質(zhì)心定位計算方法通過確定未知節(jié)點可能存在的落點范圍，或直接計算質(zhì)心，或結合加權等方式確定未知節(jié)點的位置。針對經(jīng)典定位計算方法界定未知節(jié)點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)學模型精

4、確計算區(qū)間，從范圍界定上提高定位算法的精確度；為提高算法對于小概率，高干擾下的信號強度的容忍度，另外提出使用多邊界質(zhì)心法來處理特殊的信號強度，從而協(xié)助完成整個過程的定位。
　　(3)改進無線傳感器路由協(xié)議。本文定位方案是基于TinyOS設計，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)點間只采用單一的路由狀態(tài)廣播進行信息交換，LEPS協(xié)議通信穩(wěn)定性和可靠性

5、相較低。針對LEPS協(xié)議存在的問題，我們通過修改父節(jié)點信道評估機制改進了該路由協(xié)議，提高信息的交付率。
　　(4)設計上位機監(jiān)控軟件。我們使用QT進行可視化編程，實現(xiàn)對于未知節(jié)點的位置信息進行監(jiān)控和記錄，并通過匯聚節(jié)點的串口接收各子節(jié)點上傳的數(shù)據(jù)包，提取出節(jié)點的ID、節(jié)點通信接收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)點坐標信息，最終繪制出實驗對象的節(jié)點分布情況。
　　(5)