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

1: