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传感器 >>传感器技术 >> 节点定位 >>正文
信号强度测距法简介
2013-7-30 实习生长沙学院宋瑜整理

无线传感器中常用的节点定位方法是基于测距定位方法,在这种定位机制中需要先得到两个节点之间的距离或者角度信息,通常采用以下方法。

已知发射功率,在接收节点测量接收功率,计算传播损耗,使用理论或经验的信号传播模型将传播损耗转化为距离。例如,在自由空间中,距发射机d 处的天线接收到的信号强度由下面的公式给出:
Pr(d )=PtGtGrλ2/(4π)2d 2L (1)

其中,Pt为发射机功率;Pr(d )是在距离d 处的接收功率;Gt、Gr分别是发射天线和接收天线的增益;d 是距离,单位为米;L为与传播无关的系统损耗因子;λ是波长,单位为米。由公式可知,在自由空间中,接收机功率随发射机与接收机距离的平方衰减。这样,通过测量接收信号的强度,再利用式(1)就能计算出收发节点间的大概距离。

得到锚节点与未知节点之间的距离信息后,采用三边测量法或最大似然估计法可计算出未知节点的位置。三边计算的理论依据是,在三维空间中,知道了一个未知节点到三个以上锚节点的距离,就可以确定该点的坐标。

三边测量法在二维平面上用几何图形表示出来的意义是:当得到未知节点到一个锚节点的距离时,就可以确定此未知节点在以此锚节点为圆心、以距离为半径的圆上;得到未知节点到3个锚节点的距离时,3个圆的交点就是未知节点的位置。如图所示。

 

然而,公式(1)只是电磁波在理想的自由空间中传播的数学模型,实际应用中的情况要复杂的多,尤其是在分布密集的无线传感器网络中。反射、多径传播、非视距(NLOS)、天线增益等问题都会对相同距离产生显著不同的传播损耗。因此这种方法的主要误差来源是环境影响所造成的信号传播模型的复杂性。信号强度测距法通常属于一种粗糙的测距技术。

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