RSSI室内节点定位系统设计

基于RSSI值的室内定位系统的比较研究作者：曾党泉来源：《物联网技术》2016年第09期摘要：文章详细阐述了RSSI值的定位原理，并对两种基于RSSI值的室内定位系统——LANDMARC系统和VIRE系统的原理进行了详细介绍，并根据其原理进行了Matlab仿真，根据仿真结果分析了这两种定位系统的特点及存在的问题，为以后的改进研究打下坚实基础。

通过分析比较LANDMARC及VIRE系统，得知了VIRE系统在LANDMARC系统基础之上做了较大改进，VIRE系统的平均精度约为LANDMARC系统平均精度的3倍。

关键词：RSSI；定位系统；LANDMARC；VIRE中图分类号：TP391 文献标识码：A 文章编号：2095-1302（2016）09-00-030 引言无线射频识别（RFID）技术因传播方式非接触、传播过程非视距、硬件成本低廉、定位目标准确而在室内定位中广泛应用 [1]。

由于测量技术不同，室内定位的方法分为“接收信号强度方法（RSSI）”[2]、“到达角度方法（AOA）”、“到达时间方法（TOA）”与“到达时间差方法（TDOA）”[3]。

基于时间、相位等信息的定位方法复杂，需要添加额外的硬件设施，因此设备研发、制作成本高。

在室内环境中，由于室内环境的特殊性及大规模应用、部署的需要，室内定位终端需要满足价格低廉、安装方便、易于携带等要求，而基于RSSI的室内定位设备就能满足这些条件。

基于RSSI的室内定位系统主要包括RADAR室内定位系统[4]、LANDMARC室内定位系统[5]以及LANDMARC的改进系统VIRE室内定位系统[6]。

文中将对LANDMARC和VIRE系统做深入的比较研究[7]。

1 RSSI方法及其应用系统RSSI法是一种将测得的信号强度采用经验模型模拟信号路径耗损，计算目标距离，利用定位算法得到目标坐标的定位方法。

这里所需的信号衰减经验模型可由实验得到或通过理论推导。

实验证明，RSSI法能在一定程度上抵消多径效应的影响，更适合于室内环境[8]。

| 工程设计 | Engineering Design ·176·2019年第4期RSSI 技术背景下的无线空间定位系统设计李昭静，张 钢，毛 瑞（郑州电力高等专科学校，河南 郑州 450000）摘 要：随着科学技术的不断发展与进步，各种科学技术在人们的生活和工作中都带来极大的便利，其中最具有优势的就是位置服务。

近些年，随着人们生活水平的不断改善，在RSSI 技术背景下，对无线定位技术提出了更高的要求和标准。

因此，文章通过利用Zigbee 技术来实现物体的三维空间定位系统，并设计出了总体性的设计方案，并对定位节点、参考节点等模块进行了详细的探讨，以此来更好地实现定位功能。

关键词：RSSI 技术；无线空间；定位系统；设计方案中图分类号：TN92 文献标志码：A 文章编号：2096-2789（2019）04-0176-02作者简介：李昭静（1979—），女，硕士，讲师，研究方向：电子通信技术及相关应用。

近些年，随着我国科学技术的不断发展与进步，在RSSI 技术背景下国内外对于无线空间定位系统设计的研究给予了高度的重视和关注，在一定程度上得到了很大的发展与进步。

Zigbee 是一种新型的无线网络技术，它不仅距离短、速率低，而且它还可以在室内定位中充分发挥其有效的作用，同时它也是二十一世纪一种热门的技术。

经研究，它的应用会前景非常的广阔，会在多个领域发挥其有效的作用。

1 室内定位的意义有研究学者经过预测和研究发现，在未来的十年之内，在发达国家的每一个人身上都会携带一种传感器，其传感器的数量会超过千个。

随着低功耗电子技术的发展，推动了能源的进步，同时也使这些传感器具有非常久的使用寿命，可以持续运行多年，但在运行的过程中需要对电池进行更换。

同样，由于MEMS 的迅速发展与进步，减少了相关的设备对部署这种传感器网络的经济成本。

该传感器的节点不仅可以对环境中的温度、湿度进行合理化的控制，而且在军事防御、工业、军事农业控制上也可以起到显著的效果。

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。

基于rssi的WiFi室内定位与手势控制一体化系统摘要：本作品是基于合泰单片机设计的一款对各种家电进行控制的手势识系统。

该作品主要采用合泰芯片HT32F165664LQFP作为主控芯片，通过mpu6050传感器来读取手势，由合泰芯片HT32F165664LQFP的处理器根据XYZ轴数据处理识别手势，并扫描并由WIFI模块发送手势信号到处理器，处理器通过接收到的数据进行扫描控制人的位置并进行处理，处理后将手势对应的功能发给距离控制者最近的应用设备，进而达到控制家电的目的。

关键词：手势；智能；室内定位；1. 绪论随着数字信息技术的发展，人机交互和可穿戴设备相结合逐渐成为了研究热点，其中手势识别技术在人机交互领域中扮演着一个非常重要的角色。

1.1 设计构想我们考虑到现在人们对家电越来越追求能实现人机交互。

例如在家居生活中，傍晚时刻，如果你想开灯或者想调整亮度，那做饭时手上的油腻与泡澡时指尖上的水滴都会成为操控家电的一大困扰，相信很多人在这个时候都希望有种功能可以不用接触开关就能对家电进行控制。

因此我们就基于现代人的这种需求开发了这个手势识别控制家电系统。

在结合目前手势这一块市场的产品，发现其缺陷是无法控制多电器。

于是我们开创思维结合了室内wifi定位，成功开发出一套定位和手势控制一体的手环。

2系统的方案设计2.1系统组成方案整个系统主要由三块合泰芯片组成的单片机分别组成三个部分（设为一二三号机）：（1）三个主机之间的关系：一、二、三号机分别放置，形成大面积的三角形，在模拟过程中，使用者佩戴的手环搜到三个主机的wifi强度，将强度信号传送到一号机，每隔4到6秒发送给一号机手环的位置信息，一号机根据数据确定手环的位置。

（2）一号机（核心主机）如图1一号机根据手环发送的数据，通过三边测量法处理WiFi模块的信号强度（RSSI）确定控制者位置和采取手势信息，可控制所有该项目中智能设备，并且在不同的位置使用相同的手势可以控制不同的智能设备（例如二号机开关门，三号机灯亮度和颜色控制，四号机的通断电等等）。

基于ZigBee和RSSI测距算法的室内定位系统设计作者：蓝芳萍张文锦殷旭东来源：《软件导刊》2018年第02期摘要：移动终端室内定位技术需求日益增加，解决方案多种多样，但已有技术存在实现困难、硬件功耗大、环境变化不适应等问题。

阐述了基于ZigBee协议和RSSI测距算法实现室内定位的基本原理，并以此理论为基础设计了室内定位系统。

设计了室内定位系统整体架构，阐述了室内定位系统关键技术，包括RSSI测距模型、参数优化、节点RSSI阈值处理、盲节点坐标计算及ZigBee自组网。

选取实验楼进行测试，结果表明，基于该技术的定位系统精确度较高，且具有节能和环境适应性好等优点。

关键词：室内定位；ZigBee技术；RSSI测距DOIDOI：10.11907/rjdk.172262中图分类号：TP319文献标识码：A 文章编号：1672-7800（2018）002-0105-030 引言室内定位技术[1]蓬勃发展，技术方案有基于测距技术和基于非测距技术两大类。

基于测距技术的算法有AOA、TOA、TDOA和RSSI；基于非测距技术的算法有DV-HOP、质心算法等[2] 。

室内定位技术多样、室内环境复杂，对该技术的研究较多。

如唐铭等[3]研究比较了TDOA与TOA这两种基于测距技术的方法，得出TDOA的定位精度更高但实现难度较大的结论；魏培等[3-4]将三角形质心算法改进为内三角形质心算法，用以解决基于非测距质心算法定位精度低、稳定性差等问题，但算法流程多，实现较复杂；干建勇等[5]为了解决DV-HOP算法精度低的问题，提出改进算法ECDV-HOP，但改进后存在通信量和计算量明显增大，算法代价高等问题。

RSSI测距[6]算法难度较低，易于实现，不需要额外增加硬件设施，是大多数室内定位系统的首要选择。

在蓝牙、WiFi、超声波、ZigBee等短距离无线通信技术中，蓝牙通信技术虽然成本功耗低，但传输性能差稳定性差；WiFi在生活中常见，用于室内定位可说是一举两得，但现有的WiFi定位技术依赖于热点位置，若要实现较准确的定位，需布置充足的WiFi热点，成本高功耗大；超声波技术用于室内定位准确度高，但易受障碍物影响且设备成本高。

基于RSSI的室内定位系统作者：符晨旭来源：《中国科技博览》2019年第14期[摘 ;要]本文主要讨论室内定位算法的研究与设计。

首先我们逐一分析无线传感器网络的研究现状和无线定位技术的发展处境，随后我们搜集近十年实用性较高、应用层面较广的定位系统，将其定位原理进行分析比较。

接着阐述了典型无线定位算法与无线通信技术，并在前者基础上确定基础算法为RSSI测距算法，再由低功耗的ZigBee提供理论支持。

其次，研读相关资料，再合适环境中进行实验，确定选择了基于RSSI的定位算法。

同时用三角形质心算法来减少实验误差，并在使用前通过高斯滤波来滤除实验数据中的不稳定成分。

本文的定位算法控制在一米左右，基本满足室内定位的要求。

[关键词]RSSI ;室内定位;ZigBee;高斯滤波中图分类号：TP675 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2019）14-0229-011引言随着科技技术的提高，精准位置信息的提供服务的重要性越发提高，当前定位技术大致分为市场应用率高的卫星微波定位技术和无线传感器网络定位技术，但前者易受到环境与天气的影响，故此室内定位技术凭借其优越性逐渐开始开始崭露头角。

2室内定位原理与算法2.1室内定位原理将室内定位算法根据定位节点中相应点的距离划分为：基于距离的定位算法和距离无关定位算法。

前者需要根据相关模型测量两个节点或位置之间的绝对距离，再通过相关几何关系利用节点之间的实际距离来计算和估计未知节点位置。

后者则以计算节点之间的估计距离来定位节点。

质心定位算法的三个步骤可分为：发送广播信号、接收广播信号以及定位。

锚节点因其互相连接可组成多边形的性质，使得我们只要计算多边形的质心作为盲节点的标位置即可，这就是质心算法。

质心定位算法是利用网络间的流通性来定位盲节点的，因此，我们往往在定位精度不高的时候使用质心定位算法，也凭借这个特性其得以在众多算法中以简单易实现脱颖而出。

2.2与距离相关的定位算法基于距离的室内定位算法相比其他测距算法有些许不同。

基于RSSI的室内无线网络定位技术研究近年来，随着无线技术的进展，对室内外环境中人员和物体的追踪定位引起了讨论者的广泛讨论，基于位置服务(LBS)越来越受到人们的关注。

位置服务即按照服务消费者所在地理位置的不同提供对应的信息服务，作为LBS的核心技术之一，室内定位是其重要的组成部分。

由于可以广泛用于室内路由、治安、消防等方面，因此定位算法的讨论具有重要意义。

在室内定位系统开发讨论方面，常用的办法是在室内环境下建立小范围定位网络。

目前，越来越多的定位挺直利用现成的无线通讯模块来估量对象节点(盲节点)的位置，应运而生的技术以低成本、低功耗成为室内定位的首选。

本文以ZigBee组建基本的网络，通过节点接收RSSI 值的大小来举行距离计算，终于通过距离以及参考节点的位置来计算定位节点(盲节点)位置。

1 无线网络定位技术在无线定位中，有基于测距和非测距两种方式。

前者需要测量相邻节点间的肯定距离或方位，并利用节点间的实际距离来计算未知节点的位置；后者无需测量节点的肯定距离或方位，而是利用节点间的估量距离计算节点位置。

基于测距的算法主要包含以下几种：三边测量、三角测量、极大似然估量等；基于非测距的算法主要有质心算法、DV-Hop 算法、D_distance算法、凸规划算法等。

对定位算法的性能评价指标主要有定位精度、节点密度、容错和自适应性、功耗和代价、网络规模等几个部分。

综合以上因素以及结合现有的设备，本文选用基于RSSI 测距的定位方式。

其流程图1所示。

从图1可以看出定位由两部分组成：一是通过RSSI测距；二是按照距离以及参考节点位置计算盲节点位置。

2 RSSI测距模型2．1 模型确立无线信号传输中普遍采纳的理论模型为Shadowing模型。

该模型为：第1页共5页。

基于RSSI的节点定位系统设计郭超;王宇博;魏占祯;徐凤麟【摘要】本文通过研究节点定位的影响因素,设计一种基于接收信号强度指示的WSN节点定位系统.首先在MATLAB环境中实现软件仿真,实现几种节点定位算法并进行误差分析,然后通过硬件芯片接收信号强度值,最后编译实现对接收信号强度值到距离的转换,并实现节点定位功能.为了降低误差,本文还提出一种多次测量接收信号强度值、计算方差优化系统接收信号强度参考值的方案.%Due to the features of Wireless Sensor Networks (WSN) such as the low cost, low power consumption and real-time were, a node localization system based on Received Signal Strength Indicator (RSSI) is designed considering the influence factors of node location. Firstly, the software simulation is implemented in the MATLAB. Several node localization algorithms are and their errors are analyzed. Then, the RSSI values are transmitted through the hardware chip. At last, the conversion of RSSI value to the distance is achieved through the program compilation, and the function of the node localization is implemented. In order to reduce the error, a scheme of measuring RSSI values repeatedly is proposed to optimize the nearest RSSI value by calculating the variance.【期刊名称】《北京电子科技学院学报》【年(卷),期】2018(026)003【总页数】7页(P73-79)【关键词】无线传感器网络;接收信号强度;无线个域网;定位【作者】郭超;王宇博;魏占祯;徐凤麟【作者单位】北京电子科技学院, 北京 100070;北京电子科技学院, 北京 100070;北京电子科技学院, 北京 100070;北京电子科技学院, 北京 100070【正文语种】中文【中图分类】TN929.51 引言无线传感器网络由低成本、密集型、随机分布的节点组成。

基于RSSI的室内定位算法研究摘要:近年来，随着无线网络的迅速发展，室内定位技术在诸多领域中得到了广泛应用，成为重要的研究对象之一。

室内定位技术的核心要素是定位算法。

优秀的定位算法，可以有效地降低无线信道的影响，并利用较少的网络资源获取较高的定位精度。

论文在研究了基于RSSI测距的无线定位算法后，重点研究了基于泰勒级数展开的RSSI测距定位算法，针对传统算法的缺点提出了改进方案。

关键词：室内定位 RSSI 泰勒级数1.引言现代社会，基于信息技术的发展，导航、定位等信息在人们纷繁庞杂的信息要求中，占据了越来越大的比重。

比如航海、军事、智能公交、煤矿等领域均要求室外或者室内导航定位技术。

进入二十一世纪以来，由于传统局域网己经不能满足人们的需求，加上无线网络的组网成本大幅下降，无线网络呈现出蓬勃发展的趋势，而人们在使用的同时也越来越不满足于现状，开始对其有了更多更深层次的要求。

目前,世界上正在运行的卫星导航定位系统主要是美国的全球定位系统(Global Positioning System GPS) ，但GPS这种定位方法是在室外使用得较多的定位方法，它不适用于室内。

针对GPS的室内定位精确度偏低、成本较高等缺点，具备低成本、较高定位精度的诸多室内定位技术便应运而生，并在诸多领域正越来越发挥着重要的作用。

例如:煤矿企业要实现对井下作业人员的实时跟踪与定位、方便企业对员工的管理与调度，要用到室内定位技术，营救被困人员，室内定位技术可以提供被困人员位置信息，为营救节省大量的时间;在超市等购物中心，室内定位技术可以实现对商品定位、消费者定位、广告发布、地图导航等功能。

所以若能实现低成本且高精度的室内定位系统，具有非常重要的现实意义。

未来的发展趋势是室内定位技术与卫星导航技术和通信技术有机结合，发挥各项技术自身的优点，不仅可以提供较高的定位精度和响应速度，还可以覆盖较广的范围，真正实现无缝的、精确的定位。

2 室内定位方法简介所谓室内定位技术是指在室内环境下确定某一时刻接收终端在某种参考系中的位置。