RSSI测距技术探索

摘要：为探索rssi（Received Signal Strength Indicator）技术的应用，了解其测距原理及验证其准确性，经过多次实地测量，在不同距离下搜集多组接收信号的强度指示，通过数学软件，采用线性回归及多项式回归两种回归分析，研究其相关性，再比较、验证其精准性，选择出更符合原始数据的分析方法，得到RSSI和距离的关系。

关键词：无线传感技术；RSSI；回归分析

中图分类号：TP393 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2013）31-7117-04

1 研究背景

物联网，Internet of Things（IOT）[1]，根据国际电信联盟（ ITU） 的ITU 互联网报告所做的定义，是通过二维码识读设备、射频识别（ RFID） 装置、红外感应器、全球定位系统和激光扫描器等信息传感设备，按约定的协议，把任何物品与互联网相连接，进行信息交换和通信，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。而在其应用中的三项关键技术里，排列在首位的是无线传感器技术。

无线传感器网络，由一些节点组成。节点具有感知物理世界信息（温度、湿度、光强等）、处理信息、与其他节点通信的能力。每一个节点具有质量轻、体积小、成本低、能耗低的特点。所有节点协同的处理数据，最后将数据发送至用户的本地计算机上。这样，用户即可不必身临节点所处的环境中，而得到该环境中一些有用信息[1]。

我们所研究的RSSI技术，即通过传感器节点接收到的信号强弱测定信号点与接收点的距离，进而根据相应数据进行定位计算的一种定位技术，在现如今炙手可热的物联网及无线传感器网络上节点定位方面有重要的应用[2-5]。

2 开发环境

实验硬件平台采用美国 Crossbow 公司研制的TelosB节点。Telosb节点采用具有16位精简指令系统，其工作主频为8M 并具有一个RAM 大小为 10KB 的MSP430 低能耗微处理器，其通信模块为CC2420 无线收发芯片。CC2420 是符合 2.4GHz IEEE802.15.4标准的射频收发器。该芯片可通过编程设置为 8 个不同等级的输出功率，其最大功率通信距离可达 100 米[6]。

软件平台主要包括节点软件和数据处理部分。节点软件采用 nesC 语言在开源的TinyOS2.0 操作系统[7]上完成。数据处理软件采用著名的工具MATLAB。

3 实验内容

3.1数据收集

数据收集的操作是在一片平直的坡道上进行的，使用两个TelosB节点分别作为接受器和发送器。选择天气晴朗无风的一天，在坡道上固定一个发送器节点，把接受器节点分别固定在5米、9米、12米、16米、22米进行测量，每组数据包含三次测试，通过程序控制不选取不稳定的前20个数据，选取之后的20个较稳定的数据，并且保存到文件中以便进行处理分析。

将五组数据各自后导入Matlab，为剔除极端值影响，把误差控制在可接受范围内，用作图法得出其中间值。如图1所示。

4 结论

利用telosb节点构建了物联网硬件平台，使用运行在节点之上的TinyOS操作系统借助RSSI方法在实际环境中进行了测距，在收集到足够的数据后，使用matlab进行后期数据处理，结合相关的理论，建立了在相应环境下的数学模型，经过与实际数据的参照与对比，证明该模型在该环境下的测距是可行且具有一定的精确性。

5 未来工作

RSSI和距离的关系在实际测量中还受到很多因素的影响，比如：风力的强弱、两个节点间的遮挡物的大小和个数、温度等等，这些因素还有待进一步实验研究，并针对不同环境建立相应的测距模型。

参考文献：

[1] 孙利民，李建中，陈渝，等.无线传感器网络[M].北京：清华大学出版社，2005：135-155.

[2] 冯冬青，赵志远. 基于RSSI 的无线传感器网络改进定位算法[J].广西大学学报，2012， 37（6）：1158-1163.

[3] Zhen Fang， Zhan Zhao， Geng Daoqu. RSSI variability characterization and calibration method in wireless sensor Network[C]. Proceedings of the 2010 IEEE International Conference on Information and Automation， June 20 - 23， Harbin， China， 2010：1532-1537.

[4] 赵昭， 陈小慧， 无线传感器网络中基于RSSI 的改进定位算法[J]. 传感技术学报， 2009，22（3）：391-394.

[5] Sun Peigang， Zhao Hai， Luo Dingding. Research on RSSI-based Location in smart space[J]. Acta Electronica Sinica， 2007， 35（7）：1240-1245.

[6] TelosB datasheet [EB/OL]. http：///Products/Product_pdf_files/Wirel ess_pdf/TelosB_Datasheet.pdf，1-2.

[7] TinyOS [EB/OL]. http：//.