RSSI 室內(nèi)節(jié)點定位系統(tǒng)設(shè)計

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

　　引言

　　無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的各種應(yīng)用中，節(jié)點的位置信息至關(guān)重要^[1,2]。針對不同的定位形式，現(xiàn)在已設(shè)計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)行定位算法的驗證，設(shè)計實際的節(jié)點定位系統(tǒng)對于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中各種算法的分析有著更大的現(xiàn)實意義。本文設(shè)計了一個無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點定位系統(tǒng)(LSBR)，并對基于RSSI的定位算法在系統(tǒng)上進(jìn)行了驗證分析。本文對節(jié)點定位系統(tǒng)的組成、硬件、軟件以及試驗方法進(jìn)行了相應(yīng)的介紹。

　　系統(tǒng)組成及硬件設(shè)計

　　系統(tǒng)組成及工作原理

　　LSBR(Localization System Based on RSSI)定位系統(tǒng)基于RSSI測距原理^[3,4]，利用射頻信號實現(xiàn)對室內(nèi)移動目標(biāo)的定位，系統(tǒng)由信標(biāo)節(jié)點、目標(biāo)節(jié)點、匯聚節(jié)點和位置計算裝置等部分組成，采用了一種主動式的定位架構(gòu)，由目標(biāo)節(jié)點向信標(biāo)節(jié)點發(fā)送射頻信號。其中信標(biāo)節(jié)點一般安裝在屋頂天花板上，目標(biāo)節(jié)點安裝在移動機(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)點放置在室內(nèi)的固定位置，如天花板上，其位置已事先測量獲得，并保存在位置計算裝置上，目標(biāo)節(jié)點安裝在移動機(jī)器人上，數(shù)據(jù)收集器與位置計算裝置連接。目標(biāo)節(jié)點同時向屋頂?shù)男艠?biāo)節(jié)點發(fā)射射頻信號，射頻同步信號攜帶目標(biāo)節(jié)點的ID信息。當(dāng)信標(biāo)節(jié)點接收到射頻信號后，檢查ID信息，如果ID信息正確則接收信號，接收到信號的節(jié)點依次將測量數(shù)據(jù)通過無線方式發(fā)送給匯聚節(jié)點。匯聚節(jié)點計算出目標(biāo)節(jié)點與信標(biāo)節(jié)點的距離，并通過串口通信傳給位置計算裝置。位置計算裝置根據(jù)事先建好的坐標(biāo)系、信標(biāo)節(jié)點坐標(biāo)和距離數(shù)據(jù)計算出目標(biāo)節(jié)點坐標(biāo)。　　

 

　　系統(tǒng)硬件主要由目標(biāo)節(jié)點、信標(biāo)節(jié)點和匯聚節(jié)點組成。其中目標(biāo)節(jié)點和信標(biāo)節(jié)點通過射頻模塊來實現(xiàn)測距功能，匯聚節(jié)點主要負(fù)責(zé)接收數(shù)據(jù)并實現(xiàn)距離計算。目標(biāo)節(jié)點和信標(biāo)節(jié)點的系統(tǒng)框圖如圖2所示。