RSSI 室內(nèi)節(jié)點定位系統(tǒng)設(shè)計

　　(3)當(dāng)信標(biāo)節(jié)點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(biāo)節(jié)點的ID信息相同。如果不相同則放棄，進入之前的等待射頻接收狀態(tài);如果相同則接收。

　　(4)信標(biāo)節(jié)點將節(jié)點編號、RSSI測量值打成一個數(shù)據(jù)幀，跟據(jù)節(jié)點編號順序依次將數(shù)據(jù)幀通過無線的形式發(fā)送給匯聚節(jié)點。

　　(5)匯聚節(jié)點收到數(shù)據(jù)后，根據(jù)節(jié)點編號利用公式(1)、(2)計算出目標(biāo)節(jié)點與各個信標(biāo)節(jié)點的距離d(m)，最后匯聚節(jié)點將計算得到的各個信標(biāo)節(jié)點的數(shù)據(jù)打包，發(fā)送給位置計算裝置。

　　(6)位置計算裝置根據(jù)事先建立的坐標(biāo)系、信標(biāo)節(jié)點坐標(biāo)和距離d，利用極大似然估計等方法，計算目標(biāo)節(jié)點在水平面上的位置坐標(biāo)。至此，一次定位過程完成。定位系統(tǒng)的信標(biāo)節(jié)點具有相同的無線接收本機地址，記為地址1，目標(biāo)節(jié)點向地址1發(fā)送攜帶ID信息的射頻信號，所有信標(biāo)節(jié)點可同時接收到目標(biāo)節(jié)點發(fā)來的射頻信號。對于多個信標(biāo)節(jié)點向匯聚節(jié)點的數(shù)據(jù)傳輸問題，本章提出了一種基于節(jié)點編號的延時互補傳輸方法，相比較基于掃頻模式的多點傳輸方式其具有更高的可靠性，并且能夠結(jié)合本系統(tǒng)的特點解決短時間內(nèi)大量信標(biāo)節(jié)點的傳輸問題。具體方法為：信標(biāo)節(jié)點編號10個為一組進行編碼，并且信標(biāo)節(jié)點的部署時保證具有相同位數(shù)編碼的信標(biāo)節(jié)點的測量范圍不重疊。信標(biāo)節(jié)點根據(jù)編號的位數(shù)依次傳輸數(shù)據(jù)，使傳輸時間間隔平均分配在18ms的數(shù)據(jù)傳輸窗口內(nèi)。當(dāng)信標(biāo)節(jié)點數(shù)據(jù)傳輸完成后，進行相應(yīng)的補償延時，等待18ms數(shù)據(jù)傳輸窗口時間結(jié)束的到來，并以此作為同步時間，進入下一輪RSSI測距循環(huán)。這樣各個信標(biāo)節(jié)點具有了相同的RSSI循環(huán)測距周期，避免了因各個節(jié)點的工作不同步導(dǎo)致的紊亂狀態(tài)。

　　基于定位系統(tǒng)的定位實驗

　　為了驗證定位系統(tǒng)的定位效果，本文搭建了一個4個信標(biāo)節(jié)點的測試演示系統(tǒng)。信標(biāo)節(jié)點安放在天花板上，其具體安放位置和節(jié)點編號如圖8所示。在靜止目標(biāo)定位實驗中，設(shè)定了5個標(biāo)定點。該測試系統(tǒng)中，屋頂離地面的高度約為2.8m，本次實驗每個標(biāo)定點測試了100組數(shù)據(jù)，由于數(shù)據(jù)量較大，本文只給出了第一個標(biāo)定點的測量數(shù)據(jù)?！　?/p>

 

　　使用MATLAB對上表實際測量數(shù)據(jù)進行定位，其定位效果如圖9所示，500組測量數(shù)據(jù)的定位誤差如圖10。實測數(shù)據(jù)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(tǒng)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(zhí)行語句與事件狀態(tài)在時間上的細微變化也會對其造成一定的影響，該誤差通過各種優(yōu)化設(shè)計已控制在可接受的3m范圍內(nèi);測試系統(tǒng)的安裝誤差，主要是人為造成，可根據(jù)定位精度需求及使用環(huán)境進行修正?！　?/p>

 

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

　　結(jié)論

　　本文設(shè)計了一套基于RSSI室內(nèi)定位系統(tǒng)(LSBR)。首先描述了基于RSSI的測距定位原理，然后對整個系統(tǒng)的架構(gòu)和硬件設(shè)計進行了詳細描述。軟件部分從系統(tǒng)工作步驟、節(jié)點程序設(shè)計和定位跟蹤演示軟件部分進行了研究。最后LSBR系統(tǒng)進行了定位方面的實驗，實驗表明定位算法的有效性。

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