無線傳感器網(wǎng)絡(luò)用于監(jiān)測系統(tǒng)中的定位算法

在PC機(jī)上測試獲取到的RSSI值和ID節(jié)點(diǎn)信息，如圖5所示。

計算出未知節(jié)點(diǎn)和每個錨節(jié)點(diǎn)之間的距離di，最后通過式(5)計算出未知節(jié)點(diǎn)的坐標(biāo)。

4 定位的測試
基于RSSI測距時需要標(biāo)定出(3)式中的常數(shù)A和傳播因子n。標(biāo)定這個兩個因素可通過星型Zigbee網(wǎng)絡(luò)來實(shí)現(xiàn)，成功組網(wǎng)后將中心節(jié)點(diǎn)通過USB轉(zhuǎn)串口線和PC機(jī)相連，通過串口調(diào)試器觀察中心節(jié)點(diǎn)獲取的RSSI值和對應(yīng)子節(jié)點(diǎn)ID號。
4．1 A值的標(biāo)定
A值即距離發(fā)射節(jié)點(diǎn)1m遠(yuǎn)處接收到的信號強(qiáng)度，為了減小誤差，同時測量了距離中心節(jié)點(diǎn)1 m遠(yuǎn)的三個不同方向上中心節(jié)點(diǎn)和子節(jié)點(diǎn)通信的RSSI值，如圖6所示。

，選擇測量直線相距發(fā)射節(jié)點(diǎn)5 m遠(yuǎn)處接收到的信號強(qiáng)度，共測量20組數(shù)據(jù)，如表2所示。

經(jīng)過計算得n的平均值為2．5037，故選擇n=3。
4. 3 定位的測試
定位測試在一片空曠的場地上進(jìn)行的，選擇了6個無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)組建Zigbee網(wǎng)絡(luò)，1個中心節(jié)點(diǎn)、1個未知節(jié)點(diǎn)和4個錨節(jié)點(diǎn)，節(jié)點(diǎn)的發(fā)射功率設(shè)置為0 dBm。4個錨節(jié)點(diǎn)提前人工布置于一塊8 mx8 m的正方形地面四角，未知節(jié)點(diǎn)位于正方形中心，中心節(jié)點(diǎn)布置在正方形外圍，整個節(jié)點(diǎn)布局如圖7所示。

測試中發(fā)現(xiàn)一個錨節(jié)點(diǎn)沒有入網(wǎng)，未知節(jié)點(diǎn)與3個錨節(jié)點(diǎn)通信，接收到RSSI值如下表3所示：

已知與未知節(jié)點(diǎn)通信的三個錨節(jié)點(diǎn)的相對坐標(biāo)為： (0，0)(0，8)(8，8)，A=-73，n=3，經(jīng)過計算得：未知節(jié)點(diǎn)和與之通信的3個錨節(jié)點(diǎn)通信的RSSI均值分別為-92．6、-93．2、-92．1，未知節(jié)點(diǎn)和錨節(jié)點(diǎn)之間的距離分別為：d1=4．501；d2=4．713；d3=4.332；未知節(jié)點(diǎn)的坐標(biāo)為： (x，y)=(3.391，3．535)。
4．4 誤差分析
實(shí)際情況下，未知節(jié)點(diǎn)的相對坐標(biāo)應(yīng)該是(4，4)，實(shí)際箅出來的坐標(biāo)是(3．391，3．535)，所以實(shí)際測量是存在誤差的。誤差計算如下式：


5 結(jié)束語
本文基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的自主設(shè)計，采用基于RSSI的加權(quán)質(zhì)心算法實(shí)現(xiàn)了WSN節(jié)點(diǎn)的自定位。通過實(shí)際測試證明，相對于單一的質(zhì)心定位算法，該算法利用得到的RSSI作為權(quán)值來修正質(zhì)心定位的結(jié)果，提高了定位精度，且易于實(shí)現(xiàn)，能夠滿足大多數(shù)的實(shí)際應(yīng)用中定位的需求。另一方面，在實(shí)際測試中發(fā)現(xiàn)，RSSI值易受到多徑、障礙物等環(huán)境因素的影響，故存RSSI測距中引進(jìn)了較多的誤差，基于RSSI測距的精度還有待進(jìn)一步的提高。