无线传感器网络定位系统的设计与实现

定位技术作为WSN关键支撑技术，已经受到越来越多的关注。WSN的定位算法理论研究已经取得了很多成果，算法研究日渐成熟。一般来说，定位算法可以分成很多类，有集中式的、分布式的，基于基础设置的、基于测距技术的和不基于基础设施的定位算法。针对各种算法的优缺点，研究者也提出了很多确实有效的解决方法。但是，将这些定位算法直接应用到实际环境中，还存在很多问题。本文在已有的定位算法和系统研究的基础上，全面分析了影响定位算法的各种因素，并提出了相对有效的解决方法，总结出了定位系统设计的一般性原则。 本文在这些设计原则和解决方法的基础上，选择了适合现有实验环境下的定位算法，即DV-Hop定位算法，并着重通过研究使用RSSI测距技术，辅助定位，以解决DV-Hop算法稳定性、节点重叠现象严重和定位精度差等问题。为了建立RSSI模型，我们在实验环境中收集了大量的RSSI测距数据，并使用了合理的统计方法和校正方法；演示系统使用已建立的RSSI模型，用图形化方式显示定位效果，并对定位系统的关键数据信息进行一定的智能处理，分析定位系统在当前环境下的测距误差和定位精度。经过实验验证，改进后的定位系统在没有过多增加系统计算和通信开销的情况下，却实现了稳定、可靠和高精度的定位效果。在拓扑结构比较规范的情况下，改进的定位系统定位精度能够达到20％以内。一般情况下，定位系统的定位精度也能达到了大约32％，因此，该系统可以应用到实际的WSN网络中。 为了高效地开发定位系统，文章还着重介绍了TOSSIM仿真环境和GDB调试环境。由于WSN应用开发的低效，TOSSIM仿真软件和GDB调试工具的使用就显得非常的有用。通过这些调试方法，定位系统在开发过程中就可以不用直接在Mica2硬件平台上，进行低效率地实验，而是，借助PC平台，实现高效率地开发。 最后，文章还详细地介绍了定位系统的实现，从定位系统的底层节点定位模块到PC演示系统模块的实现细节进行了详细地阐述。定位系统的具体实现可以为将来定位算法的实现提供很好的借鉴，具有非常好的实用价值。