RSSI 室內(nèi)節(jié)點(diǎn)定位系統(tǒng)設(shè)計(jì)

　　摘要：本文介紹了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)定位系統(tǒng)，分析了系統(tǒng)組成，并且重點(diǎn)介紹了系統(tǒng)硬件和軟件的組成和設(shè)計(jì)，并對(duì)RSSI定位算法在該定位系統(tǒng)上進(jìn)行了驗(yàn)證分析。

　　引言

　　無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的各種應(yīng)用中，節(jié)點(diǎn)的位置信息至關(guān)重要^[1,2]。針對(duì)不同的定位形式，現(xiàn)在已設(shè)計(jì)出了不同的定位算法，這些定位算法主要從理論上進(jìn)行了相應(yīng)的研究，并且使用仿真的方法進(jìn)行定位算法的驗(yàn)證，設(shè)計(jì)實(shí)際的節(jié)點(diǎn)定位系統(tǒng)對(duì)于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中各種算法的分析有著更大的現(xiàn)實(shí)意義。本文設(shè)計(jì)了一個(gè)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)定位系統(tǒng)(LSBR)，并對(duì)基于RSSI的定位算法在系統(tǒng)上進(jìn)行了驗(yàn)證分析。本文對(duì)節(jié)點(diǎn)定位系統(tǒng)的組成、硬件、軟件以及試驗(yàn)方法進(jìn)行了相應(yīng)的介紹。

　　系統(tǒng)組成及硬件設(shè)計(jì)

　　系統(tǒng)組成及工作原理

　　LSBR(Localization System Based on RSSI)定位系統(tǒng)基于RSSI測(cè)距原理^[3,4]，利用射頻信號(hào)實(shí)現(xiàn)對(duì)室內(nèi)移動(dòng)目標(biāo)的定位，系統(tǒng)由信標(biāo)節(jié)點(diǎn)、目標(biāo)節(jié)點(diǎn)、匯聚節(jié)點(diǎn)和位置計(jì)算裝置等部分組成，采用了一種主動(dòng)式的定位架構(gòu)，由目標(biāo)節(jié)點(diǎn)向信標(biāo)節(jié)點(diǎn)發(fā)送射頻信號(hào)。其中信標(biāo)節(jié)點(diǎn)一般安裝在屋頂天花板上，目標(biāo)節(jié)點(diǎn)安裝在移動(dòng)機(jī)器人等裝置上。具體的系統(tǒng)組成和工作原理如圖1所示。

　　如圖1所示，信標(biāo)節(jié)點(diǎn)放置在室內(nèi)的固定位置，如天花板上，其位置已事先測(cè)量獲得，并保存在位置計(jì)算裝置上，目標(biāo)節(jié)點(diǎn)安裝在移動(dòng)機(jī)器人上，數(shù)據(jù)收集器與位置計(jì)算裝置連接。目標(biāo)節(jié)點(diǎn)同時(shí)向屋頂?shù)男艠?biāo)節(jié)點(diǎn)發(fā)射射頻信號(hào)，射頻同步信號(hào)攜帶目標(biāo)節(jié)點(diǎn)的ID信息。當(dāng)信標(biāo)節(jié)點(diǎn)接收到射頻信號(hào)后，檢查ID信息，如果ID信息正確則接收信號(hào)，接收到信號(hào)的節(jié)點(diǎn)依次將測(cè)量數(shù)據(jù)通過無線方式發(fā)送給匯聚節(jié)點(diǎn)。匯聚節(jié)點(diǎn)計(jì)算出目標(biāo)節(jié)點(diǎn)與信標(biāo)節(jié)點(diǎn)的距離，并通過串口通信傳給位置計(jì)算裝置。位置計(jì)算裝置根據(jù)事先建好的坐標(biāo)系、信標(biāo)節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)和距離數(shù)據(jù)計(jì)算出目標(biāo)節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)。　　

 

　　系統(tǒng)硬件主要由目標(biāo)節(jié)點(diǎn)、信標(biāo)節(jié)點(diǎn)和匯聚節(jié)點(diǎn)組成。其中目標(biāo)節(jié)點(diǎn)和信標(biāo)節(jié)點(diǎn)通過射頻模塊來實(shí)現(xiàn)測(cè)距功能，匯聚節(jié)點(diǎn)主要負(fù)責(zé)接收數(shù)據(jù)并實(shí)現(xiàn)距離計(jì)算。目標(biāo)節(jié)點(diǎn)和信標(biāo)節(jié)點(diǎn)的系統(tǒng)框圖如圖2所示。