Arduino无线传感网络定位系统设计(3)

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图 4-5 监测的 514 宿舍室内环境 33

图 4-6 未知节点定位对比图 34

表清单

表序号表名称页码

表 2-1 常用测距技术的特点 12

表 3-1 未知节点在走廊中间是测量的 P0 值 21

表 3-2 不同距离 d 的接收信号强度 RSSI 22

表 3-3 t 与 RSSI 关系 22

变量注释表

PLd  经过距离 d 后的路径损耗

PLd0  经过单位距离后的路径损耗

d0 近地参考点

n 信号衰减因子

X 均值为 0 的高斯随机变量

PR d  接收信号强度指示 RSSI

PT 发射信号功率

GT 发射天线增益

A 射频参数

P0 定位节点与参考节点之间距离为 1m 时 RSSI 值

1 绪论

1.1 研究背景

由许多安放在监测范围里的便宜的小型传感器节点所构成的网络称为无线传感器网络[1]。此网络系统主要由无线网络通讯形式形成，给观察者发送处理后的网络覆盖的信息。随着时间的推移，无线传感器网络被大量运用，包括国防应用、环境探测、空间探求、医疗器械等方面[2]。

无线传感器网络最根本的单位是传感器节点，其根本运用是节点的位置信息，若不能保证其准确性，则获得的数据无用处，所以节点定位方法的重要性一目了然。

如图 1-1 无线传感节点组成图。

图 1-1 无线传感节点组成图

现在使用最多的定位方法是全球定位系统（GPS）。通过全球定位系统得到的位置信息的精度很高，但不能应用于大部分无线传感器网络[3]，它只能被大量应用在室外。而在室内场合不适用是受场景的特定性、建筑物间布局的复杂性、还有人员活动等不确定性、随机因素的影响，导致屋内信息传输通道变得烦杂，测量的数据误差变大，所以 GPS 不能在室内使用。特别是随着定位机制还有算法的发展，无线传感器网络技术相对变得熟练、简略，因其具有资金花费少、消耗的能量少、自组织的特性，大量科研人员对无线传感器网络定位技术很重视，所以

它的发展前景值得期待。

如图 1-2 展示了 WSN 的主要运用[3]。

图 1-2 WSN 的运用种类和举例

现如今，人们在生产生活中的需求越来越多，包括安防和智能化方面，在很多室内场景下，定位技术的准确度的必要性与实用性的影响越发深远[4]。在拥有准确的室内定位信息前提下，可以使空间尽可能的被利用完全，使我们的社会越来越便利。通过几个例子理解：医院需要对工作人员和病人进行监护管理，医药和医疗器械设备管理。假如有患者忽然遭遇不测，医院能经过定位系统准确知道其所在的详细方位，然后告知在病患附近的医生和护士；假如图书馆突发大火，监控总部可通过此定位系统得知大火的详细方位，及时灭火；超市经监控消费状况对物品的放置改良，可以减少找物品时花的时间和热门商品放置地方的堵塞状况等。由此看来，室内定位技术被应用的越来越多，它的研究价值、商业价值还有市场需求也是十分惊人的。