基于RSSI測(cè)距模型優(yōu)化算法研究

王儉++張軒雄

摘要：RSSI定位方法已成為近年來(lái)研究熱點(diǎn)，基于測(cè)距的RSSI定位算法本身具有一定缺陷，無(wú)線信號(hào)在傳播過(guò)程中由于受到環(huán)境中各種高斯白噪聲的干擾，致使獲取的RSSI值會(huì)在某一中心值上下波動(dòng)，極大影響了定位的實(shí)效性、準(zhǔn)確性。為提高室內(nèi)環(huán)境的定位精度，提出一種基于RSSI的高斯—卡爾曼濾波優(yōu)化。先用極大似然估計(jì)得出RSSI測(cè)距模型的修正參數(shù)，然后使用最小二乘法（LSM）初步估計(jì)所求定點(diǎn)的坐標(biāo)，最后利用高斯卡爾曼濾波對(duì)計(jì)算出來(lái)的定位節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)和參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，利用Matlab實(shí)驗(yàn)仿真結(jié)果表明，算法具有定位誤差小、精度高的明顯特點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：ZigBee；室內(nèi)定位；高斯卡爾曼濾波算法

DOIDOI：10.11907/rjdk.171947

中圖分類號(hào)：TP312文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：16727800（2017）010006404

0引言

隨著新無(wú)線業(yè)務(wù)的出現(xiàn)，越來(lái)越多的應(yīng)用需要自動(dòng)定位服務(wù)。為了解決自動(dòng)定位問(wèn)題，基于衛(wèi)星通信的全球定位系統(tǒng)GPS（Global Position System）應(yīng)運(yùn)而生，其優(yōu)良的感知計(jì)算能力和基于位置的服務(wù)（Location Based Service，LBS）能夠高效解決很多國(guó)防軍事和民用生活的實(shí)際問(wèn)題。但對(duì)于建筑的室內(nèi)定位，GPS的定位效果會(huì)有明顯降低，測(cè)量誤差大，甚至無(wú)法工作。

就目前形勢(shì)來(lái)看，無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)（Wireless Sensor Network，WSN）優(yōu)勢(shì)明顯，應(yīng)用領(lǐng)域非常廣泛。其具有三大特點(diǎn)：成本低、功耗低、自組織。由于RSSI測(cè)距方式可以直接從設(shè)備中讀取RSSI信號(hào)值，不需新增設(shè)備，功耗小、成本低，因此被廣泛應(yīng)用于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)定位算法。

未來(lái)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)自身優(yōu)點(diǎn)，不僅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、精確定位。

1室內(nèi)定位方法

室內(nèi)定位指在室內(nèi)環(huán)境中實(shí)現(xiàn)位置定位，主要采用無(wú)線通訊、基站定位、慣性定位等多種技術(shù)集成形成一套室內(nèi)位置定位體系，從而實(shí)現(xiàn)人員、物體等在室內(nèi)空間中的位置監(jiān)控[1]。無(wú)線局域網(wǎng)中的接入點(diǎn)與基站類似，通信通過(guò)RF（Radio Frequency）射頻信號(hào)進(jìn)行通訊，其原因在于無(wú)線電波自身具有穿透性，恰好能滿足室內(nèi)定位效果要求。節(jié)點(diǎn)定位通常分為兩個(gè)步驟：①基于測(cè)距，假設(shè)在傳感器網(wǎng)絡(luò)中某些節(jié)點(diǎn)位置信息已知，通過(guò)某些手段估算其它節(jié)點(diǎn)位置信息；②無(wú)需測(cè)距，一般是利用網(wǎng)絡(luò)連通性或者拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)估算距離，再利用三邊測(cè)量法或者極大似然估計(jì)估算位置[2]。

3結(jié)語(yǔ)

定位算法是ZigBee技術(shù)的重要算法。本文在簡(jiǎn)要分析RSSI測(cè)距原理的基礎(chǔ)上，對(duì)距離衰減模型進(jìn)行處理，再利用極大似然估計(jì)、最小二乘法原理得出所需值，使其無(wú)限接近模型需求。最后，對(duì)估算的距離進(jìn)行高斯卡爾曼多重濾波優(yōu)化，并通過(guò)Matlab仿真實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了該算法具有定位誤差小、精度高的特點(diǎn)。結(jié)論表明，經(jīng)過(guò)修正后的距離精度更高，對(duì)盲節(jié)點(diǎn)的坐標(biāo)定位更加精確，修正后的定位精度符合一些常規(guī)定位系統(tǒng)的要求。

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責(zé)任編輯（責(zé)任編輯：孫娟）endprint