基于TinyOS平台的RSSI定位系统设计与实现 01
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基于TinyOS平台的RSSI定位系统设计与实现 01
WSN(Wireless Sensor Network)定位技术应用广泛，除可以反应出事发地点外，还可跟踪目标、实时监测目标的行动状态、预测目标的行动轨迹等。目前的定位算法可分为两类：基于测距的定位算法和无需测距的定位算法。由于基于测距的定位是采用实际测得节点间的距离或者角度，因此定位精度较高，对硬件也提出了一定的要求，在定位过程中相对消耗的能量较多。无需测距的定位算法不需要实际测量距离或角度信息，对节点不存在特殊要求，定位过程中无需考虑能量消耗问题，但定位精度及其节点覆盖率却有待提高。在基于测距的定位算法中，RSSI(ReceivedSignal Strength Indicator)定位算法相对而言通信开销较小，对硬件要求较低，是一种较为实用的定位算法。文中在TinyOS软件平台下，利用Crossbow公司提供的硬件设施对RSSI定位系统进行了实验验证，并结合实际情况对所得数据进行了分析。
1 TinyOS操作系统及硬件平台
1．1 TinyOS
TinyOS是UC Berkeley开发的一种用于无线传感网络节点的开源操作系统，以其组件化的编程、事件驱动的执行模式、微型的内核以及良好的移植性等特点作为目前WSN系统上的主流操作系统。TinyOS操作系统没有进程或线程管理，没有虚拟内存管理，没有过于复杂的IO子系统及地址空间分配，这对于存储资源有限的系统尤为重要。
1．2 NesC语言
加州大学伯克利分校在C语言的基础上开发出一种适用于无线传感网络编程的NesC(C Language for Network Embedded Systems)语言，TinyOS操作系统和其上运行的应用程序用NesC语言开发。NesC是在C语言上做了一定的扩展，提出了组件化的编程思想，把组件化／模块化思想和基于事件驱动的模型结合在了一起。其主要用处是帮助应用程序设计者建立易于组合成完整、并发式系统的组件，并能够在编译时执行广泛检查。
1．3 iris硬件特性
iris节点工作频率为2．4 GHz，支持IEEE802．15．4协议的Mote模块，用于低功耗无线传感网络。它具有3倍的作用距离，双倍的存储空间；在户外测试不加放大器的情况下，节点间视距离可达500 m；使用直接序列扩频技术，抗RF干扰、数据隐蔽性较好；基于IEEE80 2． 15．4／ZigBee协议的RF发送器，工作频率2．4～2．483 5 GHz，兼容ISM波段。
2 RSSI定位算法
2．1 RSSI测距
节点间发送的信号在传播过程中都会有衰减，RSSI无线传感网络定位算法的核心是根据节点间发送信号的衰减计算出节点之间的距离，然后依据节点之间的距离计算出盲节点的位置坐标。无线信号的发射功率与接收功率之间的关系如式(1)所示，其中PR是无线信号的接收功率，PT是无线信号的发射功率，d为收发节点之间的距离；n为传播因子，其值大小取决于无线信号传播的环境
式中10lgPR是接收信号功率转换为dBm的表达式，即RSSI值，其中A为信号传输1 m时，接收信号的功率值。所以可得到盲节点与信标节点之间的距离为
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