RSSI測距和距離幾何約束的節點(diǎn)定位算法設計與實(shí)現

電系統（Micro-Electro-Mechanism System, MEMS）、片上系統（SOC， System on Chip）、無(wú)線(xiàn)通信和低功耗嵌入式技術(shù)的飛速發(fā)展，孕育出無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )（Wireless Sensor Networks, WSN），并以其低功耗、低成本、分布式和自組織的特點(diǎn)帶來(lái)了信息感知的一場(chǎng)變革。無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )就是由部署在監測區域內大量的廉價(jià)微型傳感器節點(diǎn)組成，通過(guò)無(wú)線(xiàn)通信方式形成的一個(gè)多跳自組織網(wǎng)絡(luò )。

　　無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )所具有的眾多類(lèi)型的傳感器，可探測包括地震、電磁、溫度、濕度、噪聲、光強度、壓力、土壤成分、移動(dòng)物體的大小、速度和方向等周邊環(huán)境中多種多樣的現象?；贛EMS的微傳感技術(shù)和無(wú)線(xiàn)聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )賦予了廣闊的應用前景。這些潛在的應用領(lǐng)域可以歸納為：軍事、航空、反恐、防爆、救災、環(huán)境、醫療、保健、家居、工業(yè)、商業(yè)等領(lǐng)域。

　　無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )是一種全新的信息獲取平臺，能夠實(shí)時(shí)監測和采集網(wǎng)絡(luò )分布區域內的各種檢測對象的信息，并將這些信息發(fā)送到網(wǎng)關(guān)節點(diǎn)，以實(shí)現復雜的指定范圍內目標檢測與跟蹤，具有快速展開(kāi)、抗毀性強等特點(diǎn)，有著(zhù)廣闊的應用前景。

　　在實(shí)際的應用中由于反射、多徑傳播、非視距、天線(xiàn)增益等問(wèn)題都會(huì )對RSSI的測距產(chǎn)生誤差，從而引起較大的定位誤差。本文利用二維空間的Cayley - Menger行列式[2，3]提供的幾何約束對RSSI的測距誤差進(jìn)行優(yōu)化修正，結合三角形質(zhì)心計算，提出了一種基于RSSI測距和距離幾何約束結合三角形質(zhì)心定位算法（RDGC-TCL）。仿真表明，該算法與基于RSSI和三角形質(zhì)心定位算法（R_TCL）相比，提高了定位精度。

　　RDGC-TCL 算法

　　RSSI 技術(shù)

　　通過(guò)接收到的信號強弱測定信號點(diǎn)與接收點(diǎn)的距離，進(jìn)而根據相應數據進(jìn)行定位計算的一種定位技術(shù) 　　如無(wú)線(xiàn)傳感的ZigBee網(wǎng)絡(luò )CC2431芯片的定位引擎就采用的這種技術(shù)、算法。

　　接收機測量電路所得到的接收機輸入的平均信號強度指示。這一測量值一般不包括天線(xiàn)增益或傳輸系統的損耗。

　　RSSI（Received Signal Strength Indicator）是接收信號的強度指示，它的實(shí)現是在反向通道基帶接收濾波器之后進(jìn)行的。

　　為了獲取反向信號的特征，在RSSI的具體實(shí)現中做了如下處理：在104us內進(jìn)行基帶IQ功率積分得到RSSI的瞬時(shí)值，即RSSI（瞬時(shí)）=sum（I^2+Q^2）；然后在約1秒內對8192個(gè)RSSI的瞬時(shí)值進(jìn)行平均得到RSSI的平均值，即RSSI（平均）=sum（RSSI（瞬時(shí)））/8192，同時(shí)給出1秒內RSSI瞬時(shí)值的最大值和RSSI瞬時(shí)值大于某一門(mén)限時(shí)的比率（RSSI瞬時(shí)值大于某一門(mén)限的個(gè)數/8192）。由于 RSSI是通過(guò)在數字域進(jìn)行功率積分而后反推到天線(xiàn)口得到的，反向通道信號傳輸特性的不一致會(huì )影響RSSI的精度。

　　在空載下看RSSI的平均值是判斷干擾的最主要手段。對于新開(kāi)局，用戶(hù)很少，空載下的RSSI電平一般小于-105dBm。在業(yè)務(wù)存在的情況下，有多個(gè)業(yè)務(wù)時(shí)RSSI平均值一般不會(huì )超過(guò)-95dBm。從接收質(zhì)量FER上也可以參考判斷是否有干擾存在。通過(guò)以發(fā)現是否存在越區覆蓋而造成干擾，也可以從 Ec/Io與手機接收功率來(lái)判斷是否有干擾。對于外界干擾，通過(guò)頻譜儀分析進(jìn)一步查出是否存在干擾源。