基于RSSI的優(yōu)化加權(quán)質(zhì)心定位算法研究
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1 RSSI測(cè)距模型
信號(hào)在傳播過(guò)程中會(huì)衰減，這種損耗與信號(hào)的傳播路徑有關(guān)。RSSI測(cè)距，就是利用此相關(guān)性測(cè)出接收節(jié)點(diǎn)和發(fā)射節(jié)點(diǎn)間的距離。RSSI測(cè)距使用的無(wú)線信號(hào)模型包括理論模型和經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ汀?BR> 經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ偷囊恍﹨?shù)取值可以根據(jù)經(jīng)驗(yàn)選取，模型比較簡(jiǎn)單，精度不是很高，易用于大致估計(jì)。
理論模型主要有自由空間傳播模型、對(duì)數(shù)一路徑損耗模型、兩徑傳播模型、對(duì)數(shù)-常態(tài)分布模型等。無(wú)線信號(hào)傳播路徑損耗對(duì)RSSI測(cè)量精度有很大影響，實(shí)際應(yīng)用環(huán)境中，由于多徑、繞射、障礙物等因素，使得無(wú)線信號(hào)傳播模型十分復(fù)雜。通常采用對(duì)數(shù)-常態(tài)分布模型，即：
P(d)為基站接收到盲節(jié)點(diǎn)在距離基站d處發(fā)送信號(hào)強(qiáng)度；P(d0)是基站接收到錨節(jié)點(diǎn)在距離基站處發(fā)送信號(hào)強(qiáng)度；d0為近地參考距離，一般為1 m；n為路徑損耗指數(shù)，依賴周?chē)h(huán)境，范圍在2～4之間；Xσ是標(biāo)準(zhǔn)差為σ的零均值的高斯分布隨機(jī)變量。信標(biāo)節(jié)點(diǎn)測(cè)得的RSSI值越大，距離越近，對(duì)節(jié)點(diǎn)定位具有更大的決定權(quán)。
2 優(yōu)化的加權(quán)質(zhì)心算法
質(zhì)心算法是通過(guò)未知節(jié)點(diǎn)接收所有在其通信范圍內(nèi)的信標(biāo)節(jié)點(diǎn)的信息，并將這些信標(biāo)節(jié)點(diǎn)的幾何質(zhì)心作為自己的估計(jì)位置來(lái)定位。由于質(zhì)心算法并沒(méi)有反應(yīng)信標(biāo)節(jié)點(diǎn)對(duì)待測(cè)節(jié)點(diǎn)的影響大小，所以在原有質(zhì)心算法的基礎(chǔ)上，提出了加權(quán)質(zhì)心算法。加權(quán)質(zhì)心算法，通過(guò)加權(quán)因子來(lái)反映參考節(jié)點(diǎn)對(duì)質(zhì)心坐標(biāo)決定權(quán)的大小，利用加權(quán)因子體現(xiàn)各參考節(jié)點(diǎn)對(duì)質(zhì)心位置的影響程度，反映他們的內(nèi)在關(guān)系。已知有3個(gè)信標(biāo)節(jié)點(diǎn)，A、B、C，如圖1所示。
坐標(biāo)分別為(xa，ya)，(xb，yb)，(xc，yc)，假設(shè)盲節(jié)點(diǎn)D坐標(biāo)為(xd，yd)，通過(guò)RSSI測(cè)距測(cè)得與盲節(jié)點(diǎn)之間的距離分別為da、db、dc，則肓節(jié)點(diǎn)的坐標(biāo)為
3 實(shí)驗(yàn)仿真與分析
使用Matlab對(duì)其進(jìn)行仿真，檢驗(yàn)經(jīng)過(guò)優(yōu)化后算法的性能。在65m×65m的區(qū)域內(nèi)，布置3個(gè)信標(biāo)節(jié)點(diǎn)，坐標(biāo)分別為(10，20 m)，(35，50 m)，(50，10 m)。隨機(jī)選取的點(diǎn)也就是未知節(jié)點(diǎn)的位置。
評(píng)論