無線傳感器網絡用于監測系統中的定位算法
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2 基于RSSI測距的加權質心定位原理
在無線傳感器網絡中，根據節點的位置是否己知，將節點分為未知節點和信標節點。未知節點表示節點在無線傳感器網絡的位置需要定位，而信標節點也稱為錨節點，表示其位置已經確定。信標節點是通過人工事先放置好或者在節點上增加GPS模塊得到自身位置。信標節點是未知節點定位時的參考點，但是由于功耗和成本的限制，信標節點不能太多。
2．1 RSSI測距原理
RSSI (received signal strength indicator)測距原理：利用節點接收信號強度與節點距離成反比的關系，通過測量接收到的信號強度和已知的信道衰落模型，估算出節點之間的距離。無線信號的發射功率和接收功率之間的關系可以用式(1)表示
PR是無線信號的接收功率，PT是無線信號的發送功率，d是收發單元之間的距離，n是傳播因子，數值大小取決于無線信號傳播的環境。給上式兩邊取對數得
10lgPR=10lgPT-10n·lgd (2)
當距離d=1 m時，PR=Pr，令10 lg RT=10 lg R=A，即是距離發射節點1 m遠處的信號接收強度，將(2)式化簡為
PR(dBm)=A-10*nlgd (3)
可以看出常數A和n決定了接收信號強度和傳輸距離的關系。A值為無線收發節點相距1 m時接收節點接收到的無線信號強度值，n值是無線信號的傳播因子，這兩個值都是經驗值，和具體使用的硬件節點和無線信號傳播的環境密切相關，所以測距前必須在應用環境中把兩個經驗值標定好，然后根據(3)式就可以求出距離d。
2．2 質心定位原理
質心定位的原理是：未知節點以所有在其通信范圍內錨節點組成的幾何形狀的質心作為自己的估計位置。質心坐標就是多邊形各頂點坐標的平均值。
具體實現過程為：錨節點周期性的向鄰居節點廣播一個信標信號，信號中包含有錨節點自身的ID和位置信息，未知節點接收到信標信號以后將其存儲起來。當未知節點在一段偵聽時間內接收到來自某個錨節點的信標信號數量超過預設的門限后，就認為該錨節點與自身連通，最終該未知節點將自身位置確定為所有與之連通的錨節點所組成的多邊形的質心。假設網絡中的n個固定錨節點坐標為(Xi，Yi)，其中1≤i ≤n，未知節點M的估測位置坐標為(Xm，Ym)，那么質心定位計算未知節點的坐標公式如下：
2．3 基于RSSI的加權質心定位
傳統的質心定位算法忽略了不同距離的錨節點對質心定位精度的影響，針對傳統質心定位算法的缺陷，將RSSI信息引入可以起到輔助信息的作用。其基本思想是：在確定了未知節點所在的多邊形以后，首先根據未知節點和錨節點通信時獲取到的RSSI值計算出未知節點和各個錨節點之間的距離d，然后以wi=1／di作為加權質心定位算法中的權值，計算未知節點的坐標。
假設網絡中的n個同定錨節點坐標為(Xi，Yi)，其中1≤i≤n，未知節點M的估測位置坐標為(Xm，Ym)，那么加權質心計算公式5如下：
這樣選擇加權因子能夠體現出與未知節點距離不同的錨節點對未知節點定位的決定權的大小，其約束力符合加權質心算法的要求。
3 節點定位的實現
3．1 定位系統的工作原理
節點的定位計算主要是在網關上完成的。本定位系統中采用了Android平板電腦做網關，網關通過監牙通信和中心節點上的藍牙模塊建立連接，藍牙配對成功后，中心節點將未知節點上傳的與之通信錨節點的RSSI值和對應錨節點ID信息通過藍牙模塊無線透傳給網關，在網關上進行計算。定位系統原理如圖4所示。本文引用地址：http://www.104case.com/article/159474.htm
3．2 定位實現的步驟
(1) RSSI值的獲取
在成功組建Zigbee網絡后，錨節點周期性的向周同廣播一個包含自身ID的信標信號，在通信范圍內的未知節點接收到信標信號以后，通過調用API函數獲取與自己通信錨節點的RSSI值和對應的錨節點ID號，使用的API函數主要包括：emberIneoming MessageHandler主要是處理節點接收到的信息，在這個函數里面再調用API函數emberGetSender，獲取發送節點編號(node ID)：調用API函數emberGetLastHopRssi，獲取目前接收信息的信號強度；調用API函數emberSendUnicast將接收到的數據發送給中心節點，最終在中心節點調用API函數emberSerialPri ntf將數據通過串口發送給網關。獲取RSSI值的部分代碼如下：
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