RSSI 室內節點定位系統設計

　　(3)當信標節點接收到射頻同步信號后，立即檢測接收到的ID信息是否與目標節點的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;如果相同則接收。

　　(4)信標節點將節點編號、RSSI測量值打成一個數據幀，跟據節點編號順序依次將數據幀通過無線的形式發送給匯聚節點。

　　(5)匯聚節點收到數據后，根據節點編號利用公式(1)、(2)計算出目標節點與各個信標節點的距離d(m)，最后匯聚節點將計算得到的各個信標節點的數據打包，發送給位置計算裝置。

　　(6)位置計算裝置根據事先建立的坐標系、信標節點坐標和距離d，利用極大似然估計等方法，計算目標節點在水平面上的位置坐標。至此，一次定位過程完成。定位系統的信標節點具有相同的無線接收本機地址，記為地址1，目標節點向地址1發送攜帶ID信息的射頻信號，所有信標節點可同時接收到目標節點發來的射頻信號。對于多個信標節點向匯聚節點的數據傳輸問題，本章提出了一種基于節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，并且能夠結合本系統的特點解決短時間內大量信標節點的傳輸問題。具體方法為：信標節點編號10個為一組進行編碼，并且信標節點的部署時保證具有相同位數編碼的信標節點的測量范圍不重疊。信標節點根據編號的位數依次傳輸數據，使傳輸時間間隔平均分配在18ms的數據傳輸窗口內。當信標節點數據傳輸完成后，進行相應的補償延時，等待18ms數據傳輸窗口時間結束的到來，并以此作為同步時間，進入下一輪RSSI測距循環。這樣各個信標節點具有了相同的RSSI循環測距周期，避免了因各個節點的工作不同步導致的紊亂狀態。

　　基于定位系統的定位實驗

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

 

　　使用MATLAB對上表實際測量數據進行定位，其定位效果如圖9所示，500組測量數據的定位誤差如圖10。實測數據的平均定位誤差為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、密度不均衡等環境噪聲引起，另外程序執行語句與事件狀態在時間上的細微變化也會對其造成一定的影響，該誤差通過各種優化設計已控制在可接受的3m范圍內;測試系統的安裝誤差，主要是人為造成，可根據定位精度需求及使用環境進行修正?！　?/p>

 

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

　　結論

　　本文設計了一套基于RSSI室內定位系統(LSBR)。首先描述了基于RSSI的測距定位原理，然后對整個系統的架構和硬件設計進行了詳細描述。軟件部分從系統工作步驟、節點程序設計和定位跟蹤演示軟件部分進行了研究。最后LSBR系統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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