RSSI 室內節點(diǎn)定位系統設計

　　(3)當信標節點(diǎn)接收到射頻同步信號后，立即檢測接收到的ID信息是否與目標節點(diǎn)的ID信息相同。如果不相同則放棄，進(jìn)入之前的等待射頻接收狀態(tài);如果相同則接收。

　　(4)信標節點(diǎn)將節點(diǎn)編號、RSSI測量值打成一個(gè)數據幀，跟據節點(diǎn)編號順序依次將數據幀通過(guò)無(wú)線(xiàn)的形式發(fā)送給匯聚節點(diǎn)。

　　(5)匯聚節點(diǎn)收到數據后，根據節點(diǎn)編號利用公式(1)、(2)計算出目標節點(diǎn)與各個(gè)信標節點(diǎn)的距離d(m)，最后匯聚節點(diǎn)將計算得到的各個(gè)信標節點(diǎn)的數據打包，發(fā)送給位置計算裝置。

　　(6)位置計算裝置根據事先建立的坐標系、信標節點(diǎn)坐標和距離d，利用極大似然估計等方法，計算目標節點(diǎn)在水平面上的位置坐標。至此，一次定位過(guò)程完成。定位系統的信標節點(diǎn)具有相同的無(wú)線(xiàn)接收本機地址，記為地址1，目標節點(diǎn)向地址1發(fā)送攜帶ID信息的射頻信號，所有信標節點(diǎn)可同時(shí)接收到目標節點(diǎn)發(fā)來(lái)的射頻信號。對于多個(gè)信標節點(diǎn)向匯聚節點(diǎn)的數據傳輸問(wèn)題，本章提出了一種基于節點(diǎn)編號的延時(shí)互補傳輸方法，相比較基于掃頻模式的多點(diǎn)傳輸方式其具有更高的可靠性，并且能夠結合本系統的特點(diǎn)解決短時(shí)間內大量信標節點(diǎn)的傳輸問(wèn)題。具體方法為：信標節點(diǎn)編號10個(gè)為一組進(jìn)行編碼，并且信標節點(diǎn)的部署時(shí)保證具有相同位數編碼的信標節點(diǎn)的測量范圍不重疊。信標節點(diǎn)根據編號的位數依次傳輸數據，使傳輸時(shí)間間隔平均分配在18ms的數據傳輸窗口內。當信標節點(diǎn)數據傳輸完成后，進(jìn)行相應的補償延時(shí)，等待18ms數據傳輸窗口時(shí)間結束的到來(lái)，并以此作為同步時(shí)間，進(jìn)入下一輪RSSI測距循環(huán)。這樣各個(gè)信標節點(diǎn)具有了相同的RSSI循環(huán)測距周期，避免了因各個(gè)節點(diǎn)的工作不同步導致的紊亂狀態(tài)。

　　基于定位系統的定位實(shí)驗

　　為了驗證定位系統的定位效果，本文搭建了一個(gè)4個(gè)信標節點(diǎn)的測試演示系統。信標節點(diǎn)安放在天花板上，其具體安放位置和節點(diǎn)編號如圖8所示。在靜止目標定位實(shí)驗中，設定了5個(gè)標定點(diǎn)。該測試系統中，屋頂離地面的高度約為2.8m，本次實(shí)驗每個(gè)標定點(diǎn)測試了100組數據，由于數據量較大，本文只給出了第一個(gè)標定點(diǎn)的測量數據?！　?/p>

 

　　使用MATLAB對上表實(shí)際測量數據進(jìn)行定位，其定位效果如圖9所示，500組測量數據的定位誤差如圖10。實(shí)測數據的平均定位誤差為2.3m，最大誤差為4.3m。分析可知，造成誤差的主要原因包括兩方面：由系統本身測距誤差造成，該誤差不可避免，主要由空氣溫度、密度不均衡等環(huán)境噪聲引起，另外程序執行語(yǔ)句與事件狀態(tài)在時(shí)間上的細微變化也會(huì )對其造成一定的影響，該誤差通過(guò)各種優(yōu)化設計已控制在可接受的3m范圍內;測試系統的安裝誤差，主要是人為造成，可根據定位精度需求及使用環(huán)境進(jìn)行修正?！　?/p>

 

　　如圖10所示x軸的某些采樣處出現的較大變化，主要由標定位置變換引起的系統噪聲。從圖中可知系統的實(shí)際測試定位誤差小于設計的3.5m。

　　結論

　　本文設計了一套基于RSSI室內定位系統(LSBR)。首先描述了基于RSSI的測距定位原理，然后對整個(gè)系統的架構和硬件設計進(jìn)行了詳細描述。軟件部分從系統工作步驟、節點(diǎn)程序設計和定位跟蹤演示軟件部分進(jìn)行了研究。最后LSBR系統進(jìn)行了定位方面的實(shí)驗，實(shí)驗表明定位算法的有效性。

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