基于RSSI的加權(quán)質(zhì)心定位算法的研究與改進(jìn).pdf

1、一直以來(lái)，無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)（WSN）一直都是研究者的重點(diǎn)研究對(duì)象，特別是它的定位技術(shù)在現(xiàn)實(shí)生活中的的方方面面起到了至關(guān)重要的作用，不管是大到軍事、醫(yī)療、旅游，還是小到智能家居、停車場(chǎng)停車，都體現(xiàn)出重要作用。其中無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的ZigBee定位技術(shù)起著關(guān)鍵性作用。本課題通過(guò)對(duì)ZigBee定位技術(shù)的各類傳統(tǒng)定位算法的分析和研究，接下來(lái)會(huì)根據(jù)所要研究的加權(quán)質(zhì)心定位算法的缺陷，對(duì)算法提出針對(duì)性的改進(jìn)，從仿真和實(shí)驗(yàn)兩個(gè)方面來(lái)驗(yàn)證改進(jìn)算法的有效性，

2、以達(dá)到提高定位精度的目的。
　　首先在參考有關(guān)定位技術(shù)文獻(xiàn)和上網(wǎng)查詢資料的前提下，對(duì)ZigBee定位技術(shù)在國(guó)內(nèi)和國(guó)外的發(fā)展現(xiàn)狀有了深入了解，表述了對(duì)ZigBee技術(shù)研究的意義。
　　接下來(lái)介紹了基于ZigBee定位技術(shù)的兩類傳統(tǒng)定位算法：一種是基于測(cè)距的定位算法，包括基于到達(dá)時(shí)間（Time of Arrival，TOA）、到達(dá)時(shí)間差（Time Different of Arrival，TDOA）、到達(dá)角度（Angle of

3、Arrival，AOA）和接收信號(hào)強(qiáng)度指示（Received Signal Strength Indicator，RSSI），分析了這四種測(cè)距定位算法的優(yōu)缺點(diǎn)以及在各方面性能上作了比較；另一種是基于非測(cè)距的定位算法，包括質(zhì)心、近似三角形內(nèi)點(diǎn)測(cè)試（Approximate PIT Test）和距離向量-跳段算法（Distance Vector-Hop，DV-Hop）。然后概述了傳統(tǒng)定位算法用到的三種坐標(biāo)計(jì)算方法，包括三邊測(cè)量、三角測(cè)量和極大

4、似然估計(jì)法。
　　最后，通過(guò)對(duì)RSSI定位算法的缺陷分析，分別從測(cè)距和坐標(biāo)位置計(jì)算兩個(gè)階段對(duì)RSSI定位算法進(jìn)行了改進(jìn)。測(cè)距階段，引入了均值優(yōu)化模型和Dixon檢驗(yàn)濾波模型，減小了信號(hào)傳輸過(guò)程中的波動(dòng)性，減小了環(huán)境干擾對(duì)整體測(cè)量的影響，增強(qiáng)了定位信息的準(zhǔn)確性；坐標(biāo)位置計(jì)算階段，在加權(quán)質(zhì)心定位算法研究的基礎(chǔ)上，提出了用新的權(quán)值代替?zhèn)鹘y(tǒng)的加權(quán)質(zhì)心定位算法的權(quán)值，即將未知節(jié)點(diǎn)到錨節(jié)點(diǎn)的距離倒數(shù)的和取代距離和的倒數(shù)，與加權(quán)質(zhì)心定位算法中傳

5、統(tǒng)的權(quán)值相比，避免了離未知節(jié)點(diǎn)距離遠(yuǎn)的錨節(jié)點(diǎn)，在定位計(jì)算中占主要地位，并采用優(yōu)選錨節(jié)點(diǎn)的原則選取接收到的信號(hào)值較大的幾組錨節(jié)點(diǎn)進(jìn)行相關(guān)計(jì)算。Matlab仿真驗(yàn)證表明，經(jīng)過(guò)引入新權(quán)值和引入Dixon檢驗(yàn)濾波之后的改進(jìn)的加權(quán)質(zhì)心定位算法，去除了異常RSSI值，留下正常有效值，使得定位結(jié)果更加接近真實(shí)值，得到的誤差更小，與實(shí)際坐標(biāo)更接近。隨后進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，實(shí)驗(yàn)測(cè)試結(jié)果得到定位精度能達(dá)到0.41m，與仿真結(jié)果一致，從而得出結(jié)論，引入新權(quán)值和D