【正文】 stener）組成。3. Active Badge 定位系統(tǒng)Active Badge 定位系統(tǒng)是Active Bat 定位系統(tǒng)的前版，主要目的是定位辦公室內(nèi)人員的位置，因此需要的精度并不是提高。綜合以上因素以及結(jié)合現(xiàn)有的設(shè)備， 本文選用基于RSSI 測距的定位方式。與許多其他定位算法一樣，加權(quán)質(zhì)心定位算法也是利用信標(biāo)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行傳感節(jié)點(diǎn)定位的。代入式（），可得到即。R=RSSI[R1 R2 R3 R4 B=P+GA。在實(shí)際中，某一時間段內(nèi)接收節(jié)點(diǎn)可以收到n個RSSI值，由于非視距和多徑的影響，導(dǎo)致這些RSSI 值具有很大的波動性。所以，改進(jìn)Euclidean定位方法不要求信標(biāo)節(jié)點(diǎn)一定要布置在邊界附近。后面進(jìn)行的方針計(jì)算也證明了這點(diǎn)。d2=4*(2^)。,39。y=0。A=(%d,%d)\n39。y1=(y(1)/(d(1)+d(2)))+(y(2)/(d(2)+d(3)))+(y(3)/(d(1)+d(3)))。,39。)Warning: 3 equations in 2 variables. In solve at 113 x = 4y = 0 圖49 MATLAB中利用求解方程組求解待測點(diǎn)A的可能位置坐標(biāo)（3）繪制平面中三節(jié)點(diǎn)確定一待定目標(biāo)位置圖如圖410所示。LANDMARC方法具有較高的定位精度。通過比較參考點(diǎn)的信號強(qiáng)度值與帶定位標(biāo)簽的信號強(qiáng)度值，求出離待定位標(biāo)簽距離最近的幾個趕考標(biāo)簽。推算出待定位標(biāo)簽的坐標(biāo)為：，其中為待定位標(biāo)簽坐標(biāo)。其誤差因子為： ()其中，為最鄰近參考標(biāo)簽的真實(shí)坐標(biāo)，可以通過 1）求得。每一個閱讀器都有一幅對應(yīng)的近似圖，如果閱讀器讀到的近似圖中某些區(qū)域的RSSI與讀到的待定位標(biāo)簽的RSSI值差的絕對值在某個閾值(thresh—old)之內(nèi)，則將這些區(qū)域標(biāo)記。bm}，c={c1，c2，c3， 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)matlab環(huán)境下建立m文件，程序如下：function =E(x)T=[Ta1 Ta2 Ta3 Ta4 Ta5 Ta6 Ta7 Ta8 Ta9 Ta10 Ta11 Ta12 Ta13 Ta14 Ta15。E=sqrt((T(1,5)S(1))^2+(T(2,5)S(2))^2+(T(3,5)S(3))^2+(T(4,5)S(4))^2)。M=sqrt((T(1,13)S(1))^2+(T(2,13)S(2))^2+(T(3,13)S(3))^2+(T(4,13)S(4))^2)。A B C D E F G H I J K L M N O]for i=1:15 。K=sqrt((T(1,11)S(1))^2+(T(2,11)S(2))^2+(T(3,11)S(3))^2+(T(4,11)S(4))^2)。C=sqrt((T(1,3)S(1))^2+(T(2,3)S(2))^2+(T(3,3)S(3))^2+(T(4,3)S(4))^2)。dm}，（2）參考標(biāo)簽與待測標(biāo)簽周期性發(fā)送自身信息：節(jié)點(diǎn)ID、自身位置信息；（3）天線接收到信息后，記錄各個參考標(biāo)簽信息，并由閱讀器讀出各節(jié)點(diǎn)相應(yīng)RSSI值，予以記錄；（4）對所接不同天線接收到的標(biāo)簽信號建立RSSI與標(biāo)簽位置坐標(biāo)的映射。在VIRE方法中，直接采用線性插值的方法來獲取虛擬參考標(biāo)簽的信號強(qiáng)度。假設(shè)其中有一個最鄰近參考標(biāo)簽為待定位標(biāo)簽，我們通過該集合中的其余個標(biāo)簽坐標(biāo)來求其坐標(biāo)。越小，參考標(biāo)簽和待定位標(biāo)簽距離越近。而這會增加成本，并且可能產(chǎn)生射頻干擾現(xiàn)象。由于閱讀器讀到的相近位置標(biāo)簽的RSSI也是相近的。,39。 [x,y]=solve(39。x2=(1/(d(1)+d(2)))+(1/(d(2)+d(3)))+(1/(d(1)+d(3)))。A=(%d,%d)\n39。x1=4。,39。 算法過程（1）實(shí)驗(yàn)中假設(shè)待測標(biāo)簽為A，三個節(jié)點(diǎn)分別為B=（0,0），C=（0,4），D=（4,4），假設(shè)待測標(biāo)簽與各節(jié)點(diǎn)距離為，在matlab中對上述算法編寫m文件如圖46。信標(biāo)選擇原則如下：一個未知節(jié)點(diǎn)可能收到個信標(biāo)節(jié)點(diǎn)的信號，應(yīng)當(dāng)采用RSSI大的前幾個信標(biāo)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行定位計(jì)算。圖45 Euclidean 定位方法采用改進(jìn)Euclidean定位，可以確定信標(biāo)節(jié)點(diǎn)三角形以外的傳感器節(jié)點(diǎn)位置。在室內(nèi)環(huán)境下實(shí)測得到的RSSI與節(jié)點(diǎn)間距離的關(guān)系曲線如圖44所示。 %天線增益F=f。x=X。在實(shí)際應(yīng)用環(huán)境中，由于多徑、繞射、障礙物等因素，無線電傳播路徑損耗與理論值相比有變化。各種節(jié)點(diǎn)自身定位算法適合于不同的應(yīng)用環(huán)境，加權(quán)質(zhì)心定位算法針對大規(guī)模隨機(jī)散步野外應(yīng)用環(huán)境，這類應(yīng)用大都不需要節(jié)點(diǎn)進(jìn)行精確定位，只需要知道節(jié)點(diǎn)的大概區(qū)域就可滿足要求，同時要求硬件成本低、定位過程通信開銷小、節(jié)點(diǎn)能量消耗小。正常狀態(tài)下，各個節(jié)點(diǎn)向中央處理器匯聚數(shù)據(jù)，然后通過與數(shù)據(jù)庫中的內(nèi)容比較得出結(jié)果。特點(diǎn)是適用于室內(nèi)環(huán)境，具有較高的精確性和實(shí)時性，時間同步和錨節(jié)點(diǎn)間的協(xié)調(diào)問題容易解決。 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)典型定位系統(tǒng)1. Cricket 定位支持系統(tǒng)Cricket 定位支持系統(tǒng)采用TDOA原理測距，提出了利用傳感器網(wǎng)絡(luò)來支持定位的方法。（4）Amorphous 算法Amorphous算法又稱不定型算法，是在不定型計(jì)算機(jī)上使用的定位算法，與DVHop算法類似。最后，當(dāng)未知節(jié)點(diǎn)獲得3個或更多錨節(jié)點(diǎn)的距離時，則執(zhí)行三邊測量定位計(jì)算出節(jié)點(diǎn)位置。該算法的中心思想是未知節(jié)點(diǎn)以所有在其通信范圍內(nèi)的信標(biāo)節(jié)點(diǎn)的集合質(zhì)心作為自己的估計(jì)位置。接收機(jī)通過天線陣列測出電波的入射角，從而構(gòu)成一根從接收機(jī)到發(fā)射機(jī)的徑向連線，即測位線，移動臺的二維位置坐標(biāo)可通過兩根測位線的交點(diǎn)獲得。這種方式在絕大多數(shù)的WSM的應(yīng)用中是很難實(shí)現(xiàn)的。節(jié)點(diǎn)定位算法分為兩類: 基于距離(range based)的定位算法和距離無關(guān)(range free)的定位算法前者需要測量節(jié)點(diǎn)間的距離和角度信息，再使用三邊測量法、三角測量法等來計(jì)算節(jié)點(diǎn)位置；后者僅根據(jù)網(wǎng)絡(luò)連通性等信息實(shí)現(xiàn)節(jié)點(diǎn)定位，降低了對節(jié)點(diǎn)硬件的要求，但是定位誤差也相應(yīng)地有所增加。定位系統(tǒng)或算法的代價可從幾個不同方面來評價。（5）容錯性和自適應(yīng)行。錨節(jié)點(diǎn)定位通常依賴人工部署或GPS實(shí)現(xiàn)。定位技術(shù)首要的評價指標(biāo)就是定位精度，一般用誤差值與節(jié)點(diǎn)無線射程的比例表示?；谝苿有艠?biāo)的未知節(jié)點(diǎn)定位有很多優(yōu)點(diǎn)，如定位成本低、容易達(dá)到很高的定位精度、可實(shí)現(xiàn)分布式定位計(jì)算、易于實(shí)現(xiàn)三維定位等。（2）物理定位與符號定位。大量傳感器布置在監(jiān)測區(qū)域內(nèi)部或附近， 能通過自組織方式構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)，傳感器節(jié)點(diǎn)監(jiān)測的數(shù)據(jù)沿著其他傳感器節(jié)點(diǎn)逐步地進(jìn)行傳輸，在傳輸過程中監(jiān)測數(shù)據(jù)可能被多個節(jié)點(diǎn)處理，經(jīng)過多跳路由到匯聚節(jié)點(diǎn)，最后通過互聯(lián)網(wǎng)或衛(wèi)星到達(dá)管理節(jié)點(diǎn)。傳感器節(jié)點(diǎn)必須明確自身位置才能詳細(xì)說明“在什么位置或區(qū)域發(fā)生了特定時間”，實(shí)現(xiàn)對外部目標(biāo)的定位和追蹤。8 kHz，典型3～10m）雷達(dá)原理模型，發(fā)射出去的電磁波碰到目標(biāo)后反射，同時攜帶回目標(biāo)信息，依據(jù)的是電磁波的空間傳播規(guī)律。這是通過天線進(jìn)行的，RFID標(biāo)簽和閱讀器都有各自的天線。（5）根據(jù)RFID系統(tǒng)標(biāo)簽和讀頭之間的通信工作時序分類時序指的是讀頭和標(biāo)簽的工作次序問題，即是讀頭主動喚醒標(biāo)（RTF， Reader Talk First）還是標(biāo)簽首先自報(bào)家門（TTF，Tag Talk First）的方式。（2）按供電形式分類依據(jù)射頻標(biāo)簽工作所需能量的供給方式，可以將RFID系統(tǒng)分為：有源、無源和半有源系統(tǒng)。5GHz；④超高頻（SHF，頻率范圍3～30GHz）：工作頻率為5。大致可分類如下：固定式閱讀器、工業(yè)閱讀器、便攜式閱讀器以及大量特殊結(jié)構(gòu)的閱讀器。圖22 RFID組成電子標(biāo)簽是射頻識別系統(tǒng)中的重要部件，主要由天線和芯片兩部分組成，芯片主要由存儲器、控制器、編碼器、調(diào)制器等組成，其中電源根據(jù)標(biāo)簽的發(fā)射功率選配。其特點(diǎn)是利用無線電波來傳送識別信息，不受空間限制，可快速地進(jìn)行物體追蹤和數(shù)據(jù)交換。2 射頻識別技術(shù)（RFID） 射頻識別技術(shù)（RFID）及其特點(diǎn)Radio Frequency Identification （RFID）通稱電子標(biāo)簽技術(shù)，也稱射頻識別技術(shù)，是無線電頻率識別的簡稱，即通過無線電波進(jìn)行識別。與此同時，目前比較成熟的RFID室內(nèi)定位方案有Spot ON、3DiD pinpoint和LANDMARC。而不基于測距的定位機(jī)制無需距離或角度信息, 或無需直接測量這些信息, 僅根據(jù)網(wǎng)絡(luò)的連通性等信息實(shí)現(xiàn)節(jié)點(diǎn)的定位, 如質(zhì)心法、DVHop 法、無定形算法、APIT算法。 RFID是一種簡單的無線系統(tǒng)，只有兩個基本器件，該系統(tǒng)用于控制、檢測和跟蹤物體。但它可以在幾毫秒內(nèi)得到厘米級定位精度的信息，且傳輸范圍很大，成本較低?！　〔还苁荊PS定位技術(shù)還是利用無線傳感器網(wǎng)絡(luò)或其他定位手段進(jìn)行定位都有其局限性。UWB由于功耗低、抗多徑效果好、安全性高、系統(tǒng)復(fù)雜度低、能提供精確定位精度等優(yōu)點(diǎn)，在眾多無線定位技術(shù)中脫穎而出，成為未來無線定位技術(shù)的熱點(diǎn)。采用該技術(shù)作室內(nèi)短距離定位時容易發(fā)現(xiàn)設(shè)備且信號傳輸不受視距的影響。但是，如果定位的測算僅僅依賴于哪個WiFi的接入點(diǎn)最近，而不是依賴于合成的信號強(qiáng)度圖，那么在樓層定位上很容易出錯。　　超寬帶系統(tǒng)與傳統(tǒng)的窄帶系統(tǒng)相比，具有穿透力強(qiáng)、功耗低、抗多徑效果好、安全性高、系統(tǒng)復(fù)雜度低、能提供精確定位精度等優(yōu)點(diǎn)。超聲波測距主要采用反射式測距法，通過三角定位等算法確定物體的位置，即發(fā)射超聲波并接收由被測物產(chǎn)生的回波，根據(jù)回波與發(fā)射波的時間差計(jì)算出待測距離，有的則采用單向測距法。 室內(nèi)無線定位技術(shù)　　隨著無線通信技術(shù)的發(fā)展，新興的無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，例如WiFi、ZigBee、藍(lán)牙和超寬帶等，在辦公室、家庭、工廠等得到了廣泛應(yīng)用。為了得到較高的信號靈敏度，就需要延長在每個碼延遲上的停留時間，AGPS技術(shù)為這個問題的解決提供了可能性。利用GPS進(jìn)行定位的優(yōu)勢是衛(wèi)星有效覆蓋范圍大，定位導(dǎo)航信號免費(fèi)；缺點(diǎn)是定位信號到達(dá)地面是較弱，不能穿透建筑物，因此不適合室內(nèi)定位，此外定位器終端的成本較高。新興的無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，例如 WiFi、WiMax、ZigBee、Adhoc、BlueTooth 和 Ultra Wide Band(UWB)，在辦公室、家庭、工廠、公園等大眾生活的方方面面得到了廣泛應(yīng)用，基于無線網(wǎng)絡(luò)的定位技術(shù)的應(yīng)用更加具有廣闊的發(fā)展前景[1]。本文在介紹了現(xiàn)有無線傳感器網(wǎng)絡(luò)定位技術(shù)的基礎(chǔ)上，介紹了無線射頻技術(shù)RFID在定位技術(shù)領(lǐng)域中的應(yīng)用，討論了根據(jù)檢測信號強(qiáng)度損耗模型基于距離與不基于距離的兩大類算法。多種多樣的無線網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)也越來越引起人們的關(guān)注，無線網(wǎng)絡(luò)已從原來的互連設(shè)備轉(zhuǎn)變成一種多業(yè)務(wù)承載平臺，這其中，獲取用戶位置則成為實(shí)現(xiàn)各項(xiàng)增值業(yè)務(wù)的關(guān)鍵，各種基于位置信息的移動業(yè)務(wù)層出不窮。range free目錄緒論 1 室內(nèi)GPS定位技術(shù) 1 室內(nèi)無線定位技術(shù) 3 2 射頻識別技術(shù)（RFID） 8 射頻識別技術(shù)（RFID）及其特點(diǎn) 8 RFID的組成 9 9 （Reader） 10 天線（Antenna） 11 后臺網(wǎng)絡(luò) 11 RFID的分類 11 RFID的基本原理 12 RFID的基本工作流程 13 射頻信號的耦合類型 13 3 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的定位系統(tǒng)和算法 15 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)定位系統(tǒng)和算法的定性分類 16 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的定位系統(tǒng)和算法評價標(biāo)準(zhǔn) 17 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)定位技術(shù)及算法簡析 18 基于距離的定位算法及定位技術(shù) 18 距離無關(guān)的定位算法定位技術(shù) 19 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)典型定位系統(tǒng) 21 4 基于測距的無線網(wǎng)絡(luò)定位方法 23 無線電傳播路徑損耗模型分析 23 計(jì)算過程 24 Euclidean定位計(jì)算 26 加權(quán)質(zhì)心定位計(jì)算 27 算法過程 28 5基于非測距的無線網(wǎng)絡(luò)定位方法 32 LANDMARC 32 LANDMARC 算法改進(jìn) 33 VIRE算法 34 算法過程 35 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù) 35 6. 總結(jié) 38 總結(jié) 38 展望 38 致謝 40 參考文獻(xiàn) 41 緒論隨著無線通信技術(shù)的發(fā)展，21世紀(jì)的世界將很快從網(wǎng)絡(luò)時代進(jìn)入無線互聯(lián)時代。[2]在此基礎(chǔ)上，還出現(xiàn)了增強(qiáng)型 GPS，輔助GPS 等技術(shù)，它們可以廣泛用于航空、航海和野外定位等領(lǐng)域。當(dāng)GPS接收機(jī)在室內(nèi)工作時，由于信號受建筑物的影響而大大衰減，定位精度也很低，要想達(dá)到室外一樣直接從衛(wèi)星廣播中提取導(dǎo)航數(shù)據(jù)和時間信息是不可能的。其缺點(diǎn)是需要移動臺內(nèi)置GPS天線和 GPS芯片等模塊，并且需要支持IS801協(xié)議，網(wǎng)絡(luò)側(cè)需要增加PDE和MPC；定位精度受終端所處環(huán)境的影響較大，如用戶在室內(nèi)或在高大建筑物之間時，由于可見的GPS衛(wèi)星數(shù)量較少，定位精度將降低，甚至無法完成定位?！暡ǘㄎ患夹g(shù)。超寬帶可用于室內(nèi)精確定位，例如戰(zhàn)場士兵的位置發(fā)現(xiàn)、機(jī)器人運(yùn)動跟蹤等。WiFi繪圖的精確度大約在1米至20米的范圍內(nèi)，總體而言，它比蜂窩網(wǎng)絡(luò)三角測量定位方法更精確。理論上，對于持有集成了藍(lán)牙功能移動終端設(shè)備的用戶，只要設(shè)備的藍(lán)牙功能開啟，藍(lán)牙室內(nèi)定位系統(tǒng)就能夠?qū)ζ溥M(jìn)行位置判斷?！猆WB技術(shù)。目前很多技術(shù)還處于研究試驗(yàn)階段，如基于磁場壓力感應(yīng)進(jìn)行定位的技術(shù)。這種技術(shù)作用距離短，一般最長為幾十米。RFID技術(shù)可識別高速運(yùn)動物體并可同時識別多個標(biāo)簽，操作快捷方便?；跍y距的定位機(jī)制利用到達(dá)時間延遲TOA ( time of arrival)、信號到達(dá)時間差TDOA( time difference