基于RSSI的无线传感器网络定位算法的研究与设计

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无线传感器网络是目前信息领域里一个重要的研究热点,已在多个方面得到广泛应用,如:国防军事,航空航天、环境监测、交通医疗、反恐抗灾等方面,在未来也具有很好的发展和应用前景。定位技术作为无线传感器网络的关键技术之一,在其实际应用方面起到至关重要的作用,采集到的数据若没有相应的位置信息,往往是毫无意义的。针对这一问题,将无线传感器网络中传感器节点的定位作为本文的研究重点。在无线传感器网络定位技术中,通常利用被测信号的ToA,TDOA和RSSI测定接收端和发送端之间的距离,或者利用传播信号的AOA确定接收端和发送端的空问角度关系,但是由于RSSI的测量不需要增加任何额外的硬件设备,因此,本文主要的研究内容为基于RSSI的无线传感器网络的定位算法。下面详细介绍本文的研究工作:首先,从无线传感器网络及其定位的基础入手,简要介绍了无线传感器网络的特点、核心技术和拓扑结构以及现有的定位算法的应用领域和分类等,为下一步的研究做理论上的铺垫。然后,重点研究了基于RSSI的定位算法,从影响因素和精确性提高两方面分析了RSSI测量值,研究了RSSI的三种测距模型,并将基于RSSI的定位算法做了分类介绍。最后,本文提出了基于RSSI的移动信标节点的定位算法。在实际应用中,一些环境问题会对接收到的信号强度造成影响,利用RSSI测距存在较大的误差,本文提出的算法利用几何关系寻找具有最准确的信号强度的点进行测距,使得测得的距离的准确性得到提高,并且利用信号强度的变化规律得到几何关系,限定待定位节点的区域;本算法利用信标节点的一条移动轨迹就能实现定位过程;并利用Matlab进行仿真,仿真实验显示了随着待定位节点数量的增加,平均定位误差逐渐减小;随着信标节点移动速度的增加,平均定位误差逐步增大,但均小于基于RSSI测距的三边定位算法;随着信标节点通信半径的增加,平均定位误差的趋势为先降低后增加。
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