[發(fā)明專利]基于無線傳感網(wǎng)的節(jié)點(diǎn)定位RSSI算法的改進(jìn)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410415930.3
• 申請(qǐng)日: 2014-08-17
• 公開（公告）號(hào): CN104254125B
• 公開（公告）日: 2018-12-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王志超;張兵;梁鳳蘭;朱美君
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 宿遷學(xué)院
• 主分類號(hào): H04W64/00
• 分類號(hào): H04W64/00;H04W84/18
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

一種基于無線傳感網(wǎng)的節(jié)點(diǎn)定位RSSI算法的改進(jìn)，包括協(xié)調(diào)器、已知節(jié)點(diǎn)、未知節(jié)點(diǎn)，所述的未知節(jié)點(diǎn)通過握手信號(hào)通知已知節(jié)點(diǎn)自己接受到的信號(hào)強(qiáng)度，已知節(jié)點(diǎn)根據(jù)此信號(hào)來調(diào)整發(fā)射功率；通過握手信號(hào)已知節(jié)點(diǎn)可以準(zhǔn)確的調(diào)整自己的發(fā)射功率；所述的某個(gè)已知節(jié)點(diǎn)到未知節(jié)點(diǎn)n個(gè)測(cè)距采用高斯分布處理原則，然后再取其幾何均值；所述的未知節(jié)點(diǎn)在定位時(shí)使用RSSI測(cè)算距離，然后取三個(gè)已知節(jié)點(diǎn)的坐標(biāo)，利用三邊測(cè)量法計(jì)算節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)，將定位精度提到最高；本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是通過未知節(jié)點(diǎn)反饋的握手信號(hào)的數(shù)據(jù)，調(diào)整發(fā)送節(jié)點(diǎn)RF不同的信號(hào)頻率，根據(jù)所得數(shù)據(jù)進(jìn)行誤差調(diào)整，在實(shí)際應(yīng)用中可以得到很好的效果，所用的硬件成本為零，可大范圍推廣應(yīng)用。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及無線節(jié)點(diǎn)定位，具體的涉及一種基于RSSI算法的改進(jìn)，屬于無線網(wǎng)絡(luò)以及嵌入式領(lǐng)域。

背景技術(shù)

技術(shù)是無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中重要的支撐技術(shù)。定位就是確定位置。確定位置在實(shí)際應(yīng)用中有兩種意義：一種是確定自己在系統(tǒng)中的位置；另一種是確定目標(biāo)在系統(tǒng)中的位置。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的定位是指自組織的網(wǎng)絡(luò)通過特定方法提供節(jié)點(diǎn)位置信息。這種自組織網(wǎng)絡(luò)定位分為節(jié)點(diǎn)自身定位和目標(biāo)定位。節(jié)點(diǎn)自身定位是確定網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)為坐標(biāo)位置的過程。目標(biāo)定位是確定網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍內(nèi)目標(biāo)的坐標(biāo)位置。根據(jù)定位過程中是否需要測(cè)量實(shí)際節(jié)點(diǎn)之間的距離，把定位算法分為基于測(cè)距(Range-Based)的定位算法和無需測(cè)距(Range-Free)的定位算法。前者需要測(cè)量相鄰節(jié)點(diǎn)之間的絕對(duì)距離或者方位，并利用節(jié)點(diǎn)間的實(shí)際距離或者方位來計(jì)算未知節(jié)點(diǎn)的位置。后者定位算法無需測(cè)量節(jié)點(diǎn)之間的絕對(duì)距離或方位，而是利用節(jié)點(diǎn)間的估計(jì)距離計(jì)算節(jié)點(diǎn)的位置。

目前所用的基于測(cè)距的定位算法中常用的有：TOA(到達(dá)時(shí)間測(cè)量法)易于實(shí)現(xiàn)，缺陷是需要收發(fā)節(jié)點(diǎn)的時(shí)間高度同步；如果收發(fā)信號(hào)時(shí)速度接近光速的無線電波，則要求收發(fā)節(jié)點(diǎn)的間距足夠遠(yuǎn)，否則定位精度十分低，不可用于短距離定位。TDOA(到達(dá)時(shí)間差測(cè)量法)在TOA算法的基礎(chǔ)上進(jìn)行了改進(jìn)，不需要嚴(yán)格的收發(fā)節(jié)點(diǎn)時(shí)間同步，可以在短距離內(nèi)進(jìn)行測(cè)量，大大地彌補(bǔ)了TOA算法的不足，但是需要節(jié)點(diǎn)同時(shí)具備無線電與超聲波收發(fā)裝置，價(jià)格昂貴。而且超聲波傳輸距離有限，即隨著距離的加大，周圍環(huán)境的吸收或干擾，超聲波會(huì)逐漸衰弱甚至消失，因此此算法不適用于大范圍的測(cè)距。AOA算法在AOA(AngleOfArrival)定位中，網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的節(jié)點(diǎn)利用陣列天線和多個(gè)超聲波接收器之間的協(xié)調(diào)合作，測(cè)量相鄰節(jié)點(diǎn)所發(fā)射信號(hào)的到達(dá)角度，AOA定位對(duì)系統(tǒng)硬件要求很高，算法復(fù)雜，且只能適用于視距范圍內(nèi)的節(jié)點(diǎn)定位，應(yīng)用上受到很大阻礙。

基于RSSI的測(cè)距主要使用RF信號(hào)，因傳感器節(jié)點(diǎn)本身具有無線通信能力，故其是一種低功率、廉價(jià)的測(cè)距技術(shù)，對(duì)硬件要求不高，同時(shí)也比較容易實(shí)現(xiàn)，但是信號(hào)強(qiáng)度很容易受到周圍環(huán)境的影響，如障礙物、人員走動(dòng)、天氣等都會(huì)影響信號(hào)強(qiáng)度。因此，基于接收信號(hào)強(qiáng)度的測(cè)距會(huì)因?yàn)榄h(huán)境的不同產(chǎn)生不同程度的誤差，通常將其看做一種粗糙的測(cè)距技術(shù)，有可能產(chǎn)生150％的測(cè)距誤差。RSSI的測(cè)距方法與其他算法相比優(yōu)點(diǎn)是不需要添加其他額外的設(shè)備，但RSSI的測(cè)距誤差比較大。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決上述問題，本發(fā)明通過未知節(jié)點(diǎn)反饋握手信號(hào)的數(shù)據(jù)，調(diào)整發(fā)送節(jié)點(diǎn)RF不同的信號(hào)頻率，根據(jù)所得數(shù)據(jù)進(jìn)行誤差調(diào)整。在理論上發(fā)送節(jié)點(diǎn)和接收節(jié)點(diǎn)位置固定的情況下，根據(jù)發(fā)射節(jié)點(diǎn)的發(fā)射功率與接收節(jié)點(diǎn)收到的信號(hào)強(qiáng)度計(jì)算得到的測(cè)距是固定不變的，但在實(shí)際應(yīng)用中當(dāng)發(fā)射節(jié)點(diǎn)的發(fā)射功率變化時(shí)接收節(jié)點(diǎn)收到的信號(hào)強(qiáng)度的變化率是不同的，所得到的測(cè)距會(huì)有誤差。所以本發(fā)明根據(jù)實(shí)際應(yīng)用環(huán)境變化調(diào)整發(fā)射節(jié)點(diǎn)的功率從而得到接收節(jié)點(diǎn)的不同信號(hào)強(qiáng)度，并多次測(cè)量得到接近于真值，在實(shí)際應(yīng)用中可以得到較好的效果，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

一種基于無線傳感網(wǎng)的節(jié)點(diǎn)定位RSSI算法的改進(jìn)，包括協(xié)調(diào)器、已知節(jié)點(diǎn)、未知節(jié)點(diǎn)，所述的未知節(jié)點(diǎn)通過握手信號(hào)通知已知節(jié)點(diǎn)自己接收到的信號(hào)強(qiáng)度，已知節(jié)點(diǎn)根據(jù)此信號(hào)來調(diào)整發(fā)射功率；通過握手信號(hào)已知節(jié)點(diǎn)可以準(zhǔn)確的調(diào)整自己的發(fā)射功率，從而可以減少環(huán)境的影響。