基于RSSI的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)定位算法研究及應(yīng)用.pdf

1、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)涉及現(xiàn)代傳感器、微電子、無線通信、嵌入式計(jì)算、分布式信息處理等多個(gè)學(xué)科領(lǐng)域，以數(shù)據(jù)為中心，具有自組織、自調(diào)節(jié)的特點(diǎn)，是構(gòu)建普適計(jì)算新環(huán)境、實(shí)現(xiàn)普適控制的新興交叉研究領(lǐng)域，可廣泛用于軍事、農(nóng)業(yè)、交通、建筑和災(zāi)難應(yīng)急救援指揮等領(lǐng)域。節(jié)點(diǎn)位置信息對(duì)于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)至關(guān)重要，不僅是監(jiān)測(cè)應(yīng)用進(jìn)一步采取措施和做出決策的基礎(chǔ)，而且還是目標(biāo)跟蹤、基于地理位置的路由機(jī)制、網(wǎng)絡(luò)管理等關(guān)鍵技術(shù)研究與實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)。針對(duì)傳統(tǒng)基于RSSI的定位算法多為

2、理論研究、需要對(duì)仿真環(huán)境進(jìn)行理想化設(shè)置、不能實(shí)際應(yīng)用或者實(shí)際測(cè)試結(jié)果與仿真結(jié)果差距較大的特點(diǎn)，本文面向?qū)嶋H應(yīng)用需求，從環(huán)境衰減因素模型、人員定位模型、錨節(jié)點(diǎn)優(yōu)選策略和角度權(quán)重函數(shù)四方面改進(jìn)了傳統(tǒng)的基于RSSI 定位算法，提出2個(gè)改進(jìn)算法，實(shí)現(xiàn)了算法復(fù)雜度與定位性能上的折衷。本研究主要內(nèi)容及成果包括如下三個(gè)方面：
　　 ①提出了基于錨節(jié)點(diǎn)優(yōu)選策略和角度權(quán)重函數(shù)的加權(quán)三邊測(cè)量定位算法。算法利用優(yōu)選錨節(jié)點(diǎn)策略篩選參與定位計(jì)算的錨節(jié)點(diǎn)，

3、去除不符合要求的錨節(jié)點(diǎn)；依據(jù)角度權(quán)重函數(shù)綜合多次定位結(jié)果以獲得具有較高精度的目標(biāo)節(jié)點(diǎn)位置，仿真、實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明了算法的定位精度較原三邊測(cè)量定位算法有了較大改善，且算法對(duì)硬件要求低，易于實(shí)現(xiàn)。
　　 ②提出了基于空間補(bǔ)償模型和環(huán)境衰減因素模型的定位算法。針對(duì)人員充當(dāng)網(wǎng)絡(luò)移動(dòng)節(jié)點(diǎn)而與錨節(jié)點(diǎn)處于不同高度的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了空間補(bǔ)償模型，縮小了其對(duì)定位精度的影響；傳統(tǒng)基于RSSI的定位技術(shù)由于采用無線信號(hào)傳播理論模型測(cè)距，實(shí)際應(yīng)用時(shí)會(huì)產(chǎn)生較大的

4、測(cè)距誤差，通過大量實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析，本文構(gòu)建了環(huán)境衰減因素模型，有效解決了環(huán)境對(duì)測(cè)距精度的影響。
　　 ③面向軍事防御環(huán)境監(jiān)測(cè)應(yīng)用，構(gòu)建了基于RSSI 定位算法的應(yīng)用原型系統(tǒng)----基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的多模態(tài)區(qū)域態(tài)勢(shì)感知系統(tǒng)。設(shè)計(jì)了基于加權(quán)三邊測(cè)量定位算法、人員定位模型和環(huán)境衰減因素模型的定位策略，在硬件平臺(tái)（CC2430）及軟件平臺(tái)（自行開發(fā)的WSN stack）上實(shí)現(xiàn)了該定位策略。系統(tǒng)性能測(cè)試表明，該定位策略對(duì)硬件要求低、可實(shí)用