室内环境下无线干涉定位系统的多径误差分析
2021-07-26金彦亮唐晨君刘千红
金彦亮,王 妍,齐 崎,唐晨君,刘千红
(上海大学通信与信息工程学院,上海200444)
0 概述
节点位置信息是无线传感器网络(Wireless Sensor Network,WSN)所需要的基本信息[1-2]。目前比较常用的节点定位方法RSSI[3]、TOA[4]、TDOA[5]和AOA[6],都是利用节点之间的距离和角度来实现定位。TDOA、TOF[7]和AOA 定位精度较高,但同时对硬件也有较高的要求,在信号处理、通信和能量等方面的代价也较高[7-9]。无线干涉定位系统(Radio Interferometric Positioning System,RIPS)基于易于获得的RSSI 信号,其优点在于系统部署简单、硬件代价低,是一种低成本和具有高精度潜力的定位方法[10]。为提高节点定位性能,文献[10-12]从不同角度对RIPS 进行了改进。但在实际应用中,RIPS 的室内定位效果远不如在室外的定位效果,这是因为相较于室外的空旷环境,室内的陈设和空间比较复杂,墙壁和物品导致的复杂多径反射使得节点接收到的包络信号存在严重的相位偏差[13]。因此,多径效应是RIPS 应用于室内环境必须要解决的问题[14]。为避免多径效应,可以对RIPS 进行一系列优化,如调整天线、降低载波频率、增设冗余节点等[1,15-17]。然而,这些优化方法在解决多径效应问题的同时也带来了较高的硬件成本。
在多径室内环境下进行节点定位,存在实测测距误差远大于仿真误差的问题。本文结合RIPS 算法和多径修正算法搭建硬件平台和仿真系统进行实验,分别从采样方式、反射系数和节点高度3 个方面分析产生误差的原因,并提出有效的修正方法。
1 无线干涉定位系统模型
1.1 无线干涉定位算法
无线干涉定位系统(RIPS)可实现无线传感器网络中精确的节点定位。……
