【正文】 of arrival)、信號到達(dá)方向DOA( directional of arrival)和接收信號強(qiáng)度RSSI( receive signal strength)來估計距離或來波方向, 然后使用三邊測量法、三角測量法或最大似然估計法等計算未知節(jié)點(diǎn)位置, 如SDP 算法、MDS MAP 算法和ILS算法等。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，結(jié)合三角形定位算法和加權(quán)質(zhì)心定位算法進(jìn)行對比計算。雖然本算法對于應(yīng)用環(huán)境和標(biāo)簽有一定的要求, 但是對于應(yīng)用在更注重相對穩(wěn)定的室內(nèi)環(huán)境中獲得更佳的定位性能RFID定位系統(tǒng), 本算法具有一定的優(yōu)勢。圖21 自動識別方法綜合示意圖射頻識別技術(shù)是一種易于操控、簡單實(shí)用且特別適用于自動化控制的應(yīng)用技術(shù)，起基本原理是利用射頻信號耦合（電感或電磁耦合）或雷達(dá)反射的傳輸特性，實(shí)現(xiàn)對被識別物體的自動識別。因此RFID的基本硬件組成部分是標(biāo)簽（Tag）、閱讀器（Reader）還有天線（Antenna）；軟件組成包括RFID系統(tǒng)軟件、中間件和應(yīng)用軟件等后臺網(wǎng)絡(luò)。根據(jù)不同的應(yīng)用，各種閱讀器在結(jié)構(gòu)和形式上也是千差萬別。7kHz；③特高頻（UHF，頻率范圍為300MHz～3GH在）：工作頻率為433MHz，866～960MHz和2。在無線電技術(shù)中，這些頻段的技術(shù)實(shí)現(xiàn)差異很大，因此可以說，RFID技術(shù)的空中接口覆蓋了無線技術(shù)的全頻段。這種存儲器除了存儲數(shù)據(jù)功能外，還具有在適當(dāng)條件下允許多次寫入數(shù)據(jù)的功能。 射頻信號的耦合類型無線射頻識別操作中的一個關(guān)鍵因素是數(shù)據(jù)的傳輸轉(zhuǎn)換，它發(fā)生在RFID標(biāo)簽與閱讀器之間，成為耦合（Coupling）。45 kHz、5。對于大多數(shù)應(yīng)用，不知道傳感器位置而感知的數(shù)據(jù)時沒有意義的。WSN 結(jié)構(gòu)如圖31所示。而相對定位通常是以網(wǎng)絡(luò)中部分節(jié)點(diǎn)為參考，建立整個網(wǎng)絡(luò)的相對坐標(biāo)系統(tǒng)。移動信標(biāo)節(jié)點(diǎn)是一類裝備了GPS或其他定位裝置的可移動節(jié)點(diǎn)，它在移動的過程中周期性發(fā)布自己的位置信息。（1）定位精度。（3）錨節(jié)點(diǎn)密度。許多定位算法的精度受節(jié)點(diǎn)密度的影響，如 DVHop 算法僅可在節(jié)點(diǎn)密集部署的情況下合理地估算節(jié)點(diǎn)位置。（7）代價。 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)定位技術(shù)及算法簡析無線定位技術(shù)是用來測量處于無線網(wǎng)絡(luò)中移動物體(人和物)位置的測量方法或計算方法。TOA 要求接收信號的錨節(jié)點(diǎn)或未知節(jié)點(diǎn)知道信號開始傳輸?shù)臅r刻，并要求節(jié)點(diǎn)有非常精確的時鐘。（3）AOA(Angle of Arrival)到達(dá)角（AOA）方法需要在網(wǎng)絡(luò)側(cè)增加智能天線(SA)才可實(shí)現(xiàn)，由兩個或更多基站通過測量接受信號的到達(dá)角來估計移動用戶的位置。 距離無關(guān)的定位算法定位技術(shù)（1）質(zhì)心算法質(zhì)心法是南加州大學(xué) Nirupama Bulusu 等提出的一種僅基于網(wǎng)絡(luò)連通性的定位算法。然后，將其作為一個校正值傳輸?shù)骄W(wǎng)絡(luò)中，校正值采用可控洪泛法在網(wǎng)絡(luò)中傳播，意味著一個節(jié)點(diǎn)僅接受獲得的第一個校正值而丟棄所有后來者，這個策略確保了絕大多數(shù)節(jié)點(diǎn)可從最近的錨節(jié)點(diǎn)接受校正值。隨著測距誤差的增大，定位誤差也急劇增大。 APIT 算法通信開銷小、精度高、適合跟蹤，但是算法需要足夠的PIT三角形才能達(dá)到精度要求，這就需要定位節(jié)點(diǎn)的高密度相配合。T的Active Bat 系統(tǒng)通過有線介質(zhì)連接到中心控制器。RADAR 屬于緊密耦合型，系統(tǒng)需要建立一個環(huán)境中各處RF信號強(qiáng)度的數(shù)據(jù)庫。所以，常采用凸規(guī)劃定位算法及極大似然估計法等方法。自由空間無線電傳播路徑損耗模型 （）其中，是距信源的距離，單位 km；是頻率，單位為 MHz；是路徑衰減因子。根據(jù)實(shí)驗(yàn)所得數(shù)據(jù)，建立不同發(fā)射功率以及不同天線增益時所測得的RSSI數(shù)量集RSSI={R1，R2，R3，…,Rm}，所寫m文件如圖42所示：function d=d(x)d0=1。 %發(fā)射功率G=g。在圖中可以看出，信號強(qiáng)度的定位算法中信號強(qiáng)度值隨環(huán)境的改變有很高的靈敏度，這會限制測量的準(zhǔn)確度。再次利用質(zhì)心算法即可求出節(jié)點(diǎn)的最終位置坐標(biāo)。如圖45所示，位置節(jié)點(diǎn)收到了三個信標(biāo)節(jié)點(diǎn)的信號，那么節(jié)點(diǎn)收到三個信標(biāo)的影響，RSSI最大的信標(biāo)節(jié)點(diǎn)對的位置有最大的決定權(quán)。通過這種內(nèi)在關(guān)系的反應(yīng)來達(dá)到提高定位精度的目的。(x0)^2+(y4)^23239。d3=4。if L1L2 fprintf(39。x1=(x(1)/(d(1)+d(2)))+(x(2)/(d(2)+d(3)))+(x(3)/(d(1)+d(3)))。,X,Y)運(yùn)行結(jié)果：A=(4,0)圖48 MATLAB中加權(quán)質(zhì)心算法確定待測節(jié)點(diǎn)A位置坐標(biāo)（2）在matlab環(huán)境中，可以直接利用解方程組的方法得出A點(diǎn)坐標(biāo)，如下。x39。LANDMARC（ Location identification based on dynamic active RFID calibration ）方法是一種經(jīng)典的基于有源RFID的室內(nèi)定位算法，它采用了充當(dāng)定位參考點(diǎn)的參考標(biāo)簽來輔助定位。由于信號的多路徑效應(yīng)(radio signal multi—path effects)，使得其定位精度不高：而且為了使得定位能更加準(zhǔn)確，往往需要放置更多的參考標(biāo)簽。對于每個待定位標(biāo)簽，定義。然后，我們將個標(biāo)簽及坐標(biāo)為的待定位標(biāo)簽放入一個集合，該集合共有個標(biāo)簽。而這個網(wǎng)格又可以進(jìn)一步分割成許多小網(wǎng)格，我們將每一個被4個參考標(biāo)簽的覆蓋的小網(wǎng)格分成個大小相同的虛擬網(wǎng)格單元，而每個虛擬網(wǎng)格單元可以看作被4個分布在單元格角上的虛擬參考標(biāo)簽覆蓋，由于參考標(biāo)簽的坐標(biāo)是已知的，虛擬參考標(biāo)簽的坐標(biāo)也可以很容易的得到。 算法過程（1）假設(shè)有1個待測標(biāo)簽， m個參考標(biāo)簽，n個天線。am}，b={b1，b2，b3，B=sqrt((T(1,2)S(1))^2+(T(2,2)S(2))^2+(T(3,2)S(3))^2+(T(4,2)S(4))^2)。J=sqrt((T(1,10)S(1))^2+(T(2,10)S(2))^2+(T(3,10)S(3))^2+(T(4,10)S(4))^2)。 TIz T2z T3z T4z T5z T6z T7z T8z T9z T10z T11z T12z T13z T14z T15z。N=sqrt((T(1,14)S(1))^2+(T(2,14)S(2))^2+(T(3,14)S(3))^2+(T(4,14)S(4))^2)。F=sqrt((T(1,6)S(1))^2+(T(2,6)S(2))^2+(T(3,6)S(3))^2+(T(4,6)S(4))^2)。 Tb1 Tb2 Tb3 Tb4 Tb5 Tb6 Tb7 Tb8 Tb9 Tb10 Tb11 Tb12 Tb13 Tb14 Tb15。n={n1，n2，n3，假設(shè)有k個閱讀器，則在獲得k幅近似圖之后，通過取交集可以得到待定位標(biāo)簽最可能在的區(qū)域。2）待定位坐標(biāo)計算如下： () VIRE算法基于LANDMARC的不足之處。分別為個參考標(biāo)簽的坐標(biāo)，表示的第個參考標(biāo)簽的權(quán)重，在LANDMARC中，通過下式得到： ()通過待定位標(biāo)簽的實(shí)際坐標(biāo)和算法計算得到的待定位標(biāo)簽的坐標(biāo)的比較，可以算出他們之間的誤差值，其中的表示的是待定位標(biāo)簽的實(shí)際坐標(biāo)位置。并根據(jù)最鄰近參考標(biāo)簽的坐標(biāo)加權(quán)求出待定位標(biāo)簽的坐標(biāo)。可擴(kuò)展性好。圖410 平面中三節(jié)點(diǎn)確定一位置節(jié)點(diǎn)示意圖（4）在實(shí)際室內(nèi)定位中，位置節(jié)點(diǎn)定位延伸為空間式定位，因此需要適當(dāng)增加天線數(shù)量以提高定位精度。(x0)^2+(y4)^23239。y2=(1/(d(1)+d(2)))+(1/(d(2)+d(3)))+(1/(d(1)+d(3)))。,x1,y)end運(yùn)行結(jié)果：A=(4,0)圖47 MATLAB中利用第三個節(jié)點(diǎn)距離確定待測點(diǎn)A的位置坐標(biāo)反復(fù)分別以B、C兩點(diǎn)為參考帶點(diǎn)，得出A點(diǎn)位置分別為AB= (4,0)，AC= (4,0)；將AD、AB、AC三個數(shù)據(jù)帶入加權(quán)算法（如圖48所示），得出A=(4,0)，經(jīng)驗(yàn)算與實(shí)際相符。d4=sqrt((x10)^2+(y10)^2)。y39。d3=4。通過對無線電傳播路徑損耗模型的分析，可以發(fā)現(xiàn)利用普通Euclidean 定位和其他定位方法時，沒有充分利用節(jié)點(diǎn)在定位階段所獲得的所有信息，沒有反映信標(biāo)節(jié)點(diǎn)對未知的影響力的大小，影響了定位精度。 加權(quán)質(zhì)心定位計算圖43常態(tài)分布模型繪制的強(qiáng)度（RSSI）曲線圖。 Euclidean定位計算圖44 平面定位示意圖如圖45當(dāng)一個位置節(jié)點(diǎn)收到信標(biāo)節(jié)點(diǎn)、發(fā)出的定位信號時，根據(jù)RSSI和信標(biāo)、的位置，可以得到，；我們可以得到兩個三角形：、,和是節(jié)點(diǎn)的兩個可能位置。C=B/32。這樣根據(jù)式（）可得各未知節(jié)點(diǎn)接收信標(biāo)節(jié)點(diǎn)信號時的信號強(qiáng)度 （）其中天線增益為在輸入功率相等的條件下，實(shí)際天線與理想的輻射單元在空間同一點(diǎn)處所產(chǎn)生的信號的功率之比，定量地描述一個天線把輸入功率集中輻射的程度。該算法采用了具有較大的天線發(fā)射功率的信標(biāo)節(jié)點(diǎn)，其發(fā)射半徑遠(yuǎn)大于普通節(jié)點(diǎn)的通信半徑，這樣可以減少信標(biāo)節(jié)點(diǎn)的數(shù)目，并且對硬件的要求不高，信標(biāo)節(jié)點(diǎn)的密度要求也下降了，對節(jié)點(diǎn)連通性也沒有要求，具有較好的綜合效果。其流程圖如圖41所示。Active Badge的中文翻譯意思是活動徽章，在他們的論文描述中，室內(nèi)的人員每個佩戴一個徽章，由徽章上的紅外傳感器發(fā)射信號給標(biāo)簽傳感器，每隔15s發(fā)射100ms的紅外信號。毛紀(jì)誒單隨機(jī)地同時發(fā)射RF和超聲波信號，RF信號中包含該錨節(jié)點(diǎn)的位置和ID。本質(zhì)上此算法是前一種算法的增強(qiáng)，引入了多參考節(jié)點(diǎn)測量進(jìn)行估計求精的步驟。（3）DVdistance 算法為了降低節(jié)點(diǎn)的性能要求，BadriNath 等提出了DVdistance 算法。質(zhì)心定位算法的最大優(yōu)點(diǎn)是非常簡單，計算量小，通信開銷小，完全基于網(wǎng)絡(luò)的連通性，但是僅能實(shí)現(xiàn)粗糙度定位，需要較高的參考節(jié)點(diǎn)密度，需要較多的錨節(jié)點(diǎn)，參考節(jié)點(diǎn)部署的位置對定位效果影響很大，邊界節(jié)點(diǎn)的定位也較困難。這種定位方法也有硬件系統(tǒng)設(shè)備復(fù)雜的問題，并且需要兩節(jié)點(diǎn)之間存在視距（LOS）傳輸。根據(jù)這個差值和兩個接收端的位置構(gòu)建一個雙曲線，確定一個2D平面坐標(biāo)，至少需要2個雙曲線(TDOA值),3D環(huán)境則至少需要3個值。在已知信號傳播速度的條件下，根據(jù)信號的傳播時間來計算與發(fā)送節(jié)點(diǎn)間的距離，然后，利用三邊測量或極大似然估計算法計算出節(jié)點(diǎn)位置。資金代價則包括實(shí)現(xiàn)一種定位系統(tǒng)或算法的基礎(chǔ)設(shè)施、節(jié)點(diǎn)設(shè)備的總費(fèi)用。因此，定位系統(tǒng)和算法的軟、硬件必須具有很強(qiáng)的容錯性和自適應(yīng)性，能夠通過自動調(diào)整或重構(gòu)糾正錯誤、適應(yīng)環(huán)境、減小各種誤差的影響，以提高定位精度。因此，錨節(jié)點(diǎn)密度也是評價定位系統(tǒng)和算法性能的重要指標(biāo)之一。（2）規(guī)模。T Laboratories Cambridge 開發(fā)出室內(nèi)定位系統(tǒng) Active Badge至今，研究者們一直致力于這一領(lǐng)域的研究。與物理定位相比，符號定位適用于某些特定的應(yīng)用場合。而缺少位置信息的傳感數(shù)據(jù)，通常無法使用甚至沒有意義。因此必須采用一定的機(jī)制與算法實(shí)現(xiàn) WSN 的自身定位。本文介紹了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)自身定位系統(tǒng)和算法的性能評價標(biāo)準(zhǔn)和分類方法，著重綜述了今年來該領(lǐng)域具有代表性的算法及系統(tǒng)的原理和特點(diǎn)，并指出未來的研究方向。（典型工作頻率：125 kHz、255 kHz、13。通過射頻信號的耦合將電子標(biāo)簽上的數(shù)據(jù)傳送給閱讀器。主動式標(biāo)簽用自身的射頻能量主動地發(fā)送數(shù)據(jù)給閱讀器；被動式標(biāo)簽使用調(diào)制散射方式發(fā)射數(shù)據(jù)，它必須利用閱讀器的載波來調(diào)制自己的信號，該類技術(shù)適合用在門禁或交通應(yīng)用中，因?yàn)殚喿x器可以確保只激活一定范圍之內(nèi)的標(biāo)簽。ISM頻段是為工業(yè)、科學(xué)和醫(yī)療應(yīng)用而保留的頻率范圍，不同的國家可能會有不同的規(guī)定。 天線（Antenna）天線在標(biāo)簽和閱讀器之間傳遞射頻信號。按工作頻率的不同可分為低頻、高頻、超高頻；按供電形式可以分為有源標(biāo)簽、無源標(biāo)簽、半無源標(biāo)簽；按調(diào)制方式不同可以分為主動式、被動式、半被動式。它存放的識別信息是數(shù)字化的，因此通過編碼技術(shù)可以方便地實(shí)現(xiàn)多種應(yīng)用。射頻識別技術(shù)通常是以微小的無線收發(fā)器為標(biāo)簽（Tag）來標(biāo)志某個物體，這個物體在RFID技術(shù)中常稱為對象（Object）。RSSI測量在硬件上是相當(dāng)便宜和簡單的, 且原則上只要芯片之間能夠通信, 就能夠估測出二者之間的距離, 因此其應(yīng)用范圍十分廣泛。在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中，理論上通過4個錨節(jié)點(diǎn)的RSSI信息就可用三邊測量法決定一個未知節(jié)點(diǎn)的空間位置?，F(xiàn)主要應(yīng)用于物流和供應(yīng)管理 、生產(chǎn)制造和裝配、航空行李處理、郵件/快運(yùn)包裹處理、文檔追蹤/圖書館管理、動物身份標(biāo)識、運(yùn)動計時、門禁控制/電子門票、道路自動收費(fèi)等領(lǐng)域。優(yōu)點(diǎn)是標(biāo)識的體積比較小，造價比較低，但是作用距離近，不具有通信能力，而且不便于整合到其他系統(tǒng)之中。常用的室內(nèi)定位技術(shù)有紅外線定位、超聲波定位、基于IEEE802. 11無線定位和射頻識別RFID 定位技術(shù)等。由此可見，UWB聚焦在兩個領(lǐng)域的應(yīng)用上，即無線無延遲地傳播大量多媒體數(shù)據(jù)，速率要達(dá)到1OOMbit/s500Mbit/s；，用于室內(nèi)精確定位，例如戰(zhàn)場士兵的位置發(fā)現(xiàn)、工業(yè)自動化、傳感器網(wǎng)絡(luò)、家庭/辦公自動化、機(jī)器人運(yùn)動跟蹤等。ZigBee是一種新興的短距離、低速率無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，它介于射頻識別和藍(lán)牙之間，也可以用于室內(nèi)定位。——藍(lán)牙技術(shù)。無線局域網(wǎng)絡(luò)(WLAN)是一種全新的信息獲取平臺，可以在廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域內(nèi)實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的大范圍定位、監(jiān)測和追蹤任務(wù)，而網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)自身定位是大多數(shù)應(yīng)用的基礎(chǔ)和前提。　　超聲波定位整體定位精度較高，結(jié)構(gòu)簡單，但超聲波受多徑效應(yīng)和非視距傳播影響很大，同時需要大量的底層硬件設(shè)施投資，成本太高。雖然紅外線具有相對較高的室內(nèi)定位精度，但是由于光線不能穿過障礙物，使得紅外射線僅能視距傳播。缺點(diǎn)是定位信號到達(dá)地面時較弱，不能穿透建筑物，而且定位器終端的成本較高。但是受定位時間、定位精度以及復(fù)雜室內(nèi)