rssi室内定位算法原理_基于RSSI的室内定位算法
基于
RSSI
的室内定位算法实现
1.
背景
随着现代通信、网络、全球定位系统(
Global Position System
，
GPS
)
、普适计算、分布
式信息处理等技术的迅速发展，
位置感知计算和基于位置的服务
(
Location Based Setvices,LBS
)
在实际应用中越来越重要。
GPS
是目前应用最广泛和成功的定位技术。
由于微波易被浓密树
林、建筑物、金属遮盖物等吸收，因此
GPS
只适合在户外使用，在室内场合，由于信道环
境复杂、微波信号衰减厉害、测量误差大，
GPS
并不适用。近年来基于低成本、低功耗、白
组织的无线传感网网络(
Wireless Sensor Network,WSN
)定位技术得到了科研人员的重视和
研究，
具有广泛地应用前景。
根据定位过程中是否实际测量节点间的距离，
可将定位算法分
为基于测距(
Range-based
)的定位和距离无关(
rang-free
)的定位。基于测距的
定位先由
未知节点硬件接收部分参考节点发射的无线信号并记录下
TOA
(
Time of Arrival
)
、
AOA(Angle
of Arrival)
、
TDOA(Time Difference of Arrival)
、
RSSI(Received Signal strength Indicator)
等测距度
量值，
然后将测距度量值转为未知节点的参考节点的距离和方位，
然后再采用相关算法如三
边测量法、三角测量法、极大似然估计法等来计算未知节点的位置。由于
RSSI
检测设备和
机制简单，
硬件成本低，
实现简单，
可通过多次测量平均获得准确的信号强度值，
降低多径
和遮蔽效应影响，因此基于
RSSI
测距的定位技术成为今年来室内定位研究的热点。
2.
RSSI
简介及原理
2.1 RSSI
简介
基于
RSSI
(
接收信号强度)
的测距技术是利用无线电信号随距离增大而有规律地衰减的
原理来测量节点间的距离．
根据读取节点射频芯片寄存器的值，
可以得到发射节点的发射信
号强度．
接收节点根据接收到的信号强度，
计算出信号的传输损耗，
利用理论或者经验模型
将无线信号的传输损耗值转换为距离值．
该测距技术只需节点具备无线收发器即可完成，
不
需要增加额外的硬件，也正因此应用成本较低。
2.2
RSSI
测距原理
通过大量工程实践可以发现，
无线信号传播服从概率分布，
并可归纳出无线信号传播的
概率模型——
Shadowing
模型，其一般形式为
P
r
(d) = p
r
(d
0
)-10nlg(d/d
0
)+X
dBm
, (1)
式中，
pr(d)
为收发节点距离为
d
时的接收信号强度(单位为
dBm
)，
d0
位收发节点的参考
距离，
n
为由环境决定的路径损耗指数。
在实际应用中，可采用简化的
Shadowing
模型：
P
RSSI
= P
0
–
10nlg(d/d
0
),
(2)
式中，
d
0
=1m
；
P
RSSI
为节点接收到的
RSSI
值(单位为
dBm
)，
P
0
为信号传输
1m
远处接收信
号的功率。为了便于表达和计算，通常取
d0
为
1m
。于是可得
RSSI = A
–
10nlg(d)
(3)
其中，
A
为无线收发节点相距
1m
时接收节点接收到的无线信号强度
RSSI
值，
d
即为所要求
的节点间的距离。
A
和
n
都是经验值，和具体使用的硬件节点、无线信号传播的环境密切相
关。因此在不同的实际环境下
A
和
n
参数不同，其测距模型也不同。但在充分研究环境因
素的影响后，
RSSI
可以用来进行室内和室外的测距及定位。
3.
基于
RSSI
的定位算法
RSSI
测距定位算法实现流程如下图
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