基于RSSI的室內(nèi)定位算法研究.doc

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1、.基于RSSI的室內(nèi)定位算法研究摘要:近年來(lái)，隨著無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的迅速發(fā)展，室內(nèi)定位技術(shù)在諸多領(lǐng)域中得到了廣泛應(yīng)用，成為重要的研究對(duì)象之一。室內(nèi)定位技術(shù)的核心要素是定位算法。優(yōu)秀的定位算法，可以有效地降低無(wú)線信道的影響，并利用較少的網(wǎng)絡(luò)資源獲取較高的定位精度。論文在研究了基于RSSI測(cè)距的無(wú)線定位算法后，重點(diǎn)研究了基于泰勒級(jí)數(shù)展開(kāi)的RSSI測(cè)距定位算法，針對(duì)傳統(tǒng)算法的缺點(diǎn)提出了改進(jìn)方案。關(guān)鍵詞：室內(nèi)定位RSSI泰勒級(jí)數(shù)1.引言現(xiàn)代社會(huì)，基于信息技術(shù)的發(fā)展，導(dǎo)航、定位等信息在人們紛繁龐雜的信息要求中，占據(jù)了越來(lái)

2、越大的比重。比如航海、軍事、智能公交、煤礦等領(lǐng)域均要求室外或者室內(nèi)導(dǎo)航定位技術(shù)。進(jìn)入二十一世紀(jì)以來(lái)，由于傳統(tǒng)局域網(wǎng)己經(jīng)不能滿足人們的需求，加上無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的組網(wǎng)成本大幅下降，無(wú)線網(wǎng)絡(luò)呈現(xiàn)出蓬勃發(fā)展的趨勢(shì)，而人們?cè)谑褂玫耐瑫r(shí)也越來(lái)越不滿足于現(xiàn)狀，開(kāi)始對(duì)其有了更多更深層次的要求。目前,世界上正在運(yùn)行的衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)主要是美國(guó)的全球定位系統(tǒng)(GlobalPositioningSystemGPS)，但GPS這種定位方法是在室外使用得較多的定位方法，它不適用于室內(nèi)。針對(duì)GPS的室內(nèi)定位精確度偏低、成本較高等缺點(diǎn)，具

3、備低成本、較高定位精度的諸多室內(nèi)定位技術(shù)便應(yīng)運(yùn)而生，并在諸多領(lǐng)域正越來(lái)越發(fā)揮著重要的作用。例如:煤礦企業(yè)要實(shí)現(xiàn)對(duì)井下作業(yè)人員的實(shí)時(shí)跟蹤與定位、方便企業(yè)對(duì)員工的管理與調(diào)度，要用到室內(nèi)定位技術(shù)，營(yíng)救被困人員，室內(nèi)定位技術(shù)可以提供被困人員位置信息，為營(yíng)救節(jié)省大量的時(shí)間;在超市等購(gòu)物中心，室內(nèi)定位技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)商品定位、消費(fèi)者定位、廣告發(fā)布、地圖導(dǎo)航等功能。所以若能實(shí)現(xiàn)低成本且高精度的室內(nèi)定位系統(tǒng)，具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)是室內(nèi)定位技術(shù)與衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)和通信技術(shù)有機(jī)結(jié)合，發(fā)揮各項(xiàng)技術(shù)自身的優(yōu)點(diǎn)，不僅

4、可以提供較高的定位精度和響應(yīng)速度，還可以覆蓋較廣的范圍，真正實(shí)現(xiàn)無(wú)縫的、精確的定位。2室內(nèi)定位方法簡(jiǎn)介所謂室內(nèi)定位技術(shù)是指在室內(nèi)環(huán)境下確定某一時(shí)刻接收終端在某種參考系中的位置。在室內(nèi)環(huán)境下，大多采用無(wú)線局域網(wǎng)來(lái)估計(jì)接收終端的位置。一般典型的無(wú)線局域網(wǎng)架構(gòu)中接入點(diǎn)（AP,AcessPoint）類似于無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)中的基站，大部分無(wú)線局域網(wǎng)都使用RF（RadioFrequency）射頻信號(hào)來(lái)進(jìn)行通信，因?yàn)闊o(wú)線電波可穿越大部分的室內(nèi)墻壁或其它障礙物，已提供更大的覆蓋范圍。常見(jiàn)的室內(nèi)定位方法有：(1)ZigBee

5、定位技術(shù)ZigBee是一種新興的短距離、低速率、低功耗、低成本及網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展性強(qiáng)的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，它的信號(hào)傳播距離介于射頻識(shí)別和藍(lán)牙之間，工作頻段有三個(gè)——2.4GHz(ISM國(guó)際免費(fèi)頻段)和858/91SMHz，除了可以應(yīng)用于室內(nèi)定位，還可以應(yīng)用于智能家居、環(huán)境監(jiān)測(cè)等諸多領(lǐng)域。它有自己的無(wú)線電標(biāo)準(zhǔn)IEEE802.15.4，定位主要是通過(guò)在數(shù)千個(gè)節(jié)點(diǎn)之間進(jìn)行相互協(xié)調(diào)通信實(shí)現(xiàn)的。這些節(jié)點(diǎn)以接力的方式通過(guò)無(wú)線電信號(hào)將數(shù)據(jù)從一個(gè)節(jié)點(diǎn)傳到另一個(gè)節(jié)點(diǎn)，通信效率非常高，同時(shí)，這些節(jié)點(diǎn)只需要很小的功率。低功耗與低成本是Zi

6、gBee定位技術(shù)最顯著的優(yōu)點(diǎn)。(2)室內(nèi)GPS定位技術(shù)頁(yè)腳.當(dāng)GPS接收機(jī)在室內(nèi)工作時(shí)，衛(wèi)星發(fā)送的GPS信號(hào)由于受到建筑物的遮蔽會(huì)大大衰減，而且不可能像室外一樣直接從衛(wèi)星廣播中提取時(shí)間信息與導(dǎo)航數(shù)據(jù)，因此，定位精度會(huì)很低。但是，延長(zhǎng)在每個(gè)碼延遲上的停留時(shí)間可以有效提高室內(nèi)信號(hào)靈敏度，利用這個(gè)特性的室內(nèi)GPS定位技術(shù)則可以解決上述GPS定位的缺陷。室內(nèi)GPS定位技術(shù)利用數(shù)十個(gè)相關(guān)器并行地搜索可能的延遲碼提高衛(wèi)星信號(hào)質(zhì)量以提高定位精度，同時(shí)也可以提高定位速度。GPS定位導(dǎo)航信號(hào)免費(fèi)、有效覆蓋范圍大是室內(nèi)GP

7、S定位技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，但衛(wèi)星信號(hào)在長(zhǎng)距離的傳播過(guò)程中受到的噪聲干擾相對(duì)較大，導(dǎo)致信號(hào)到達(dá)地面時(shí)較弱，從而不能穿透障礙物，還有較高定位器終端成本等則構(gòu)成了它的劣勢(shì)。(3)紅外線室內(nèi)定位技術(shù)通過(guò)安裝在室內(nèi)的光學(xué)傳感器接收經(jīng)過(guò)紅外線標(biāo)識(shí)調(diào)制和發(fā)射的紅外線進(jìn)行定位是紅外線室內(nèi)定位技術(shù)的基本思想。雖然紅外線室內(nèi)定位技術(shù)在理論上具有相對(duì)較高的定位精度，但是紅外線僅能視距傳播、易被燈光或者熒光燈干擾且傳輸距離較短則是這項(xiàng)技術(shù)最為明顯的缺點(diǎn)。受這些缺點(diǎn)的制約，它的實(shí)際應(yīng)用前景并不樂(lè)觀，而且這項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用需要在每個(gè)走廊、房間

8、安裝接收天線，造價(jià)也較高。因此，紅外線室內(nèi)定位技術(shù)在具體應(yīng)用上有非常大的局限性。(4)超聲波定位技術(shù)超聲波定位采用基于時(shí)間到達(dá)(TimeOfArrival,TOA)進(jìn)行測(cè)距，然后選擇合適的定位算法利用測(cè)得的一組距離值來(lái)確定物體的位置。超聲波定位系統(tǒng)由若干個(gè)參考節(jié)點(diǎn)和定位節(jié)點(diǎn)組成，定位節(jié)點(diǎn)向位置固定的參考節(jié)點(diǎn)發(fā)射頻率相同的超聲波信號(hào)，參考節(jié)點(diǎn)在接收到超聲波信號(hào)后向定位節(jié)點(diǎn)做出回應(yīng)，由此得到定位節(jié)點(diǎn)與各個(gè)參考節(jié)點(diǎn)之間的距離。當(dāng)?shù)玫饺齻€(gè)或者三個(gè)以