基于RSSI的WSN抗干扰定位算法研究与实现

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无线传感器网络是一类以应用为中心的网络,而节点定位问题是无线传感器网络进行目标识别、监控、跟踪等众多应用的前提,也是传感器网络研究中的热点问题之一。传统的定位方法或者需要额外硬件的辅助,或者定位精度不高。因此,在无线传感器网络环境下实现一种有效、廉价、实用化的节点定位算法对于传感器网络技术性能提高和实用性保证有重要的理论意义和应用价值。基于RSSI的定位方法不需要额外硬件,但RSSI受外界因素(如环境、多径效应等)影响较大。本文在对节点环境与天线方向两个方面对干扰进行研究的基础上,归纳出两种级别的干扰:方差级干扰与均值级干扰。针对这两种干扰,本文从两个层面对RSSI进行修正:首先在RSSI采集阶段提出一种基于离差的高斯模型(D-Gaussian)对方差级干扰进行过滤,以提高RSSI信号的可用性;其次在测距阶段,引入一种EWMA动态窗口机制并将其命名为R-EWMA,对均值级干扰进行处理。同时,根据不同应用,可以在稳定性与灵敏性之间进行调节,以拓宽算法的应用领域。实验结果表明,本文的研究工作有效地缓解了在传统定位算法中硬件成本与定位精度之间的矛盾,对RSSI的处理可以从根本上减少了基于RSSI定位算法误差的引入。同时,通过R-EWMA算法,从测距层面进一步减少了RSSI对定位精度的影响。当然,在提高定位精度的同时,算法也引入较大的定位时延和计算复杂度。
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