ZigBee RSSI与LQI详解

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ZigBee无线定位技术原理(转载自e络盟社区)

ZigBee无线定位技术原理(转载自e络盟社区)

ZigBee无线定位技术原理(转载自e络盟社区)德州仪器(TI)ZigBee无线射频元件CC2431所含的定位引擎(LocationEngine)就像是室内全球卫星定位系统(GPS),利用ZigBee网络的无线射频基础设施计算物品或人员的位置。

相较于GPS 系统,把定位引擎和微控制器(MCU)全部整合至单晶片射频收发器,不仅耗电量远少于GPS硬体,成本更不到其十分之一,且无论在室内或室外,只要有ZigBee网络的地方就能使用。

常见应用包括从屋内不同房间移动时,遥控开灯或关灯;装运码头的货柜追踪,以及从网站追踪特定设备。

定位引擎还能简化无线网络设定,能在新设备加入网路时找出其所在位置。

多数无线传感器网络都需一套方法判断网络节点的位置,所以使用者必须在安装时决定应该互相交换的资料,以及应与中央资料搜集点互传资料的节点。

市场上许多解决方案透过软体计算网络节点位置,这类系统的节点读取位置计算所需的参数,然后把资讯送到中央资料搜集点,算出位置后再传回给节点,这个过程的运算量很庞大,须用到个人电脑或高效能微控制器。

这种计算位置的方式仅对小型网络和少数节点有用,因为执行计算所需的网络流量会随着节点数目的指数增加。

高流量负载和频宽不足让这套方法只能用于电池供电的网络,可利用分布式定位计算解决这个问题,可先让网络节点找出多个已知位置且距离最近的参考节点,然后根据参考节点传来的资讯计算本身的位置,因此,网络流量将只出现在待测节点(BlindNode)连接范围内的节点。

另外,由于网络流量只会随待测节点的数目等比例增加,所以同一个网络可有很多个待测节点。

本文介绍的结果是以ZigBee网络测量值为基础,但也适用于较简单的IEEE802.15.4网路。

定位引擎会根据无线网络里,相邻无线装置传来的接收讯号强度指标(RSSI)计算自己的位置。

随着环境不同,两台无线装置之间的RSSI讯号会有很大差异,举例来说,若有人在两台无线装置的中间走过,接收讯号就可能减少30dBm,为弥补这么大的差异,定位引擎最多会根据十六台无线装置传来的RSSI值进行计算,以便得到精确的位置,这种做法的逻辑是利用多个节点求取平均值,即可将RSSI的变异量消除。

实验12 信号强度实验(RSSI)

实验12 信号强度实验(RSSI)

实验三信号强度实验(RSSI)一实验目的通过改变两个802.15.4/Zigbee通讯模块之间的距离,观察信号强度随距离变化的情况,了解RSSI二实验设备●PC机一台●802.15.4/Zigbee模块两个●仿真器一个●串口延长线一根●IDC10仿真排线一根三实验说明RSSI(receive signal strength indicator):即为信号强度指示,是真实的接收信号强度与最优接收功率等级间的差值。

LQI [2-4](link quality indicator):是链路质量指示,表征接收数据帧的能量与质量。

其大小基于信号强度以及检测到的信噪比(SNR),由MAC(media access control)层计算得到并提供给上一层,一般与正确接收到数据帧的概率有关口[3]。

RSSI值和LQI值在802.15.4/ZigBee收发模块每接收一个数据帧时都可以得到,及时反映信号强度的变化和受到的干扰的变化。

LQI的动态范围比RSSI大,有更高的分辨率。

四实验步骤1.连接实验设备首先把仿真器和2430 学习板连接好,再用USB 线把仿真器和电脑连接起来2.下载程序按照实验二中的方法,将“实验三信号强度实验(RSSI)\spptest\App_Ex\cc2430\IAR_files \appEx_cc2430.ewp添加到IAR工程中,然后分别将RX和TX下载到两个模块中3. 模块加电测试给两个802.15.4/Zigbee模块加电,如果两个模块组网成功,则模块上的两个LED灯交替闪烁4. 打开协议分析软件Packet sniffer for CC2430 IEEE 802.15.4,然后改变两个802.15.4/Zigbee模块之间的距离,观察RSSI/LQI值的变化情况,如图15:图15如图15所示,如果要要显示RSSI值则在软件下方的设置SelectFields标签图16中,进行更改,如图16所示:点击LQI/RSSI后面的下拉箭头,可以选择是显示LQI值还是RSSI值。

lqi标准

lqi标准

lqi标准
LQI标准是指链路质量指示器(Link Quality Indicator)标准。

它是一种用于评
估和表示某个通信链路质量的指标。

LQI标准用于无线通信系统中,帮助衡量无线
电信号的强度和质量,从而判断通信链路的稳定性和可靠性。

LQI标准在无线传感器网络中具有重要意义。

传感器网络通常由大量分布在不
同位置的无线传感器节点组成,这些节点相互协作以收集环境数据并进行通信。

在这种网络中,LQI标准可以用来评估节点之间的通信质量,帮助选择最佳的数据传
输路径。

LQI标准通常通过以下方式来衡量链路质量:信号强度、数据包传输成功率和
信道噪声等。

具体来说,信号强度是指无线信号的接收功率,是衡量无线链路质量的重要指标。

数据包传输成功率表示成功传输到目标节点的数据包的比例,是评估无线链路稳定性和可靠性的关键指标。

信道噪声则表示通信环境中的干扰程度,较低的噪声水平有助于提高通信链路的质量。

通过对LQI标准进行定量测量和分析,我们可以评估和优化无线通信系统的性能。

例如,当一个节点要发送数据时,它可以使用LQI标准来选择与其邻近节点
的最佳通信链路,以保证数据传输的稳定性和可靠性。

总结而言,LQI标准在无线通信系统中扮演着重要的角色,它通过评估链路质
量指示器的数值,帮助我们了解通信链路的稳定性和可靠性。

在无线传感器网络中,LQI标准有助于优化和改进数据传输的可靠性,并提供更有效的通信解决方案。

基于zigbee的人员定位系统介绍

基于zigbee的人员定位系统介绍

基于zigbee系统的人员定位系统简介一系统设计原理人员定位管理系统是采目前最先进的Zigbee无线识别技术,ZigBee技术基于IEEE802.15.4协议,2.4GHZ高频率,自组网技术,是一种新型的具有统一技术标准的无线通信技术。

协议内部数字信号强度(RSSI)与无线连接质量(LQI)2个高精度,高标准的数字量使我们硬件定位系统的关键基础。

其算法核心:每个路由节点接收到Tag的数据以后,从数据结构体提取内部数字信号强度(RSSI)与无线连接质量(LQI),根据多个路由节点,提取不同的RSSI。

LQI数值计算出相对应的位置。

当Tag达到摸一个路由附近时候,数值达到最大,此时会记录此Tag经过次路由,以便描述Tag踪迹时候使用。

zigbee网络是由终端节点、路由、和协调器 3种设备构成。

协调器收集所有节点和路由的信息,通过RS232发给监控计算机。

通常放在距离控制室最近的位置。

根据现场实际安装的要求,或者结构布局限制,有效的安装无线路由节点,从而构成完整通讯网络。

待定位人员必须随身携带标识卡,当持卡人员经过设置识别系统的地点时被系统识别。

系统将读取该卡号信息,通过zigbee传输网络,将持卡人通过的路段、时间等资料传输到网关二硬件系统系统由四部分组成:人员标签终端、读卡器与数传设备、Zigbee网关、后台管理平台。

同时监护中心提供丰富的图形操作界面,接受指挥人员操作指令1,服务器部分可以是PC或专用服务器,提供RS232串口或以太网接口。

接收TAG数据后,通过一定算法来处理TAG数据并结合地图来展示人员位置与相关紧急报警信息。

2网关:服务器和Zigbee网络之间的桥接设备,网络中所有的标签信息最终汇聚到网关,再传输至服务器。

根据应用需求,网关可以使用RS232接口、RJ45接口、无线WiFi、GPRS等接口和技术和服务器连接3 Reader读卡器与路由节点:负责读取TAG相关信息并利用Zigbee网络远传数据到网关,在标签通讯范围内的读卡器都会收到TAG标签数据。

解释rssi测距原理并证明。

解释rssi测距原理并证明。

RSSI 测距原理及证明RSSI(Received Signal Strength Indicator) 是蓝牙、Wi-Fi 等无线通信中常用的信号强度指示值,可以用来评估信号的质量和强弱。

在实际应用中,RSSI 值常常被用来进行距离测量和控制。

本文将介绍 RSSI 测距的原理和证明。

一、RSSI 测距原理在无线通信中,RSSI 是衡量信号强度的指标。

它表示信号源到接收器之间的距离、角度和其他因素对信号衰减的影响。

RSSI 值越小,表示信号强度越弱,距离越远。

反之,RSSI 值越大,表示信号强度越强,距离越近。

在蓝牙、Wi-Fi 等无线通信中,常常使用 RSSI 值来进行距离测量和控制。

具体来说,RSSI 测距的原理如下:1. 发射信号在发送数据之前,通信设备会先发射一个信号,用来测试目标设备的距离。

这个信号通常是低功率的射频信号,可以覆盖一定范围。

2. 接收信号当目标设备接收到发射信号时,它会将信号接收并进行处理。

然后,目标设备会根据接收到的信号强度来确定距离。

3. 计算距离目标设备会根据接收到的信号强度,计算出与发射器之间的距离。

具体来说,目标设备会根据接收到的信号强度,计算出一个距离向量。

然后,目标设备会根据距离向量和发射器的位置,计算出与发射器之间的距离。

二、RSSI 测距的证明为了证明 RSSI 测距的原理,我们需要证明以下两个观点:1. 信号强度与距离成正比2. 信号强度与距离向量的大小成正比首先,我们需要证明信号强度与距离成正比。

假设有两个设备A 和 B,它们之间的距离为 d。

设备 A 会向设备B 发射一个信号,设备 B 会接收到这个信号。

根据信号传播的物理原理,信号强度与距离的平方成反比。

因此,设备 B 接收到的信号强度与设备 A 和设备 B 之间的距离的平方成反比。

接下来,我们需要证明信号强度与距离向量的大小成正比。

假设有两个设备 A 和 B,它们之间的距离为 d。

设备 A 会向设备 B 发射一个信号,设备 B 会接收到这个信号。

rssi测距原理

rssi测距原理

rssi测距原理
RSSI(Received Signal Strength Indication,接收信号强度指示)是一种用于测量无线信号强度的技术,常用于蓝牙、Wi-Fi和其他无线通信系统中。

通过测量接收到的信号强度,可以估计发送端和接收端之间的距离。

下面是一般情况下使用RSSI进行距离估计的原理:
1. 信号衰减模型:当无线信号从发送端传播到接收端时,会受到空间传播路径损耗、障碍物衰减等影响,导致信号强度衰减。

通常使用自由空间路径损耗模型或其他衰减模型来描述信号强度随距离的变化关系。

2. RSSI测量:接收端设备通过接收到的信号强度指示(RSSI值)来估计发送端和接收端之间的距离。

RSSI值通常是一个负值,单位为分贝(dBm),数值越大表示信号强度越大。

3. 距离估计:根据信号强度衰减模型和RSSI值,可以估计发送端和接收端之间的大致距离。

这种估计通常是基于经验公式或经验数据得出的,并且可能受到环境、天线方向性等因素的影响。

需要注意的是,使用RSSI进行距离估计存在一些限制和不确定性,例如信号在室内环境中的多径效应、信号衰减的非线性特性等,这些因素可能影响距离估计的准确性。

因此,在实际应用中,通常需要结合其他定位技术(如ToF、AoA、AoD等)来提高定位的精度和稳定性。

希望这些信息能够帮助你理解RSSI测距的原理。

如果你有其他问题,欢迎随时提问!。

zigbee提取RSSI值

zigbee提取RSSI值

zigbee提取RSSI值1. 当接收到数据包后,数据包中就有RSSI信息,可以用 afIncomingMSGPacket_t结构体提取,里面有 byte LinkQualityRSSI反映接收信号强度,LQI反映信号的连接质量,两者都可以通过读取芯片的寄存器得到。

RSSI:信号强度值 , LQI:连接质量在协议栈中中,LQI是可以直接从接收数据后的结构体中得到,例如接收数据使用的结构定义为pkt:LQI = pkt->LinkQuality;RSSI是通过读取max_rx.c文件中的数组rxBuf的第一位得到的,这里得到的信号强度值是以2进制补码的形式体现,具体使用可以参看2430 或者1110/2510的Data Sheet。

RSSI = rxBuf[0];2.RSSI与LQI之间的转换关系如下:RSSI = -(81-(LQI*91)/255)3.补充RSSI反映接收信号强度,LQI反映信号的连接质量,两者都可以通过读取芯片的寄存器得到。

LQI虽然能够判断连接质量,但会因调制方式的不同而不同。

RSSI是判断两个节点距离的很好的参数。

在从RSSI寄存器中读到数值后我们需要进行一系列转化,才能得到接收强度值.以“\C51RF-3演示程序\菜单综合测试程序”为例。

printRSSI(receiveBuffer[length]); //这个函数显示出RSSI值。

为什么RSSI寄存器值需要减去45?CC2430有一个内置的接收信号强度指示器(RSSI),其数字值为8 位有符号的二进制补码,可以从寄存器位RSSIL.RSSI_VAI读出。

RSSI值总是通过8个符号周期内(128μs)取平均值得到。

RSSI 寄存器值RSSI.RSSI_VAI在RF 引脚上涉及电能P,由下式表示:P = RSSI_VAL + RSSI_OFFSET [dBm]式中:RSSI_OFFSET是一个系统开发期间得到的来自前端增益的经验值。

无线Zigbee传感网RSSI定位技术研究

无线Zigbee传感网RSSI定位技术研究
or f wi r e l e s s Zi g b e e s e n s o r n e t wo r k s i n t h i s p a p e r . Fr o m t h e t h e o y , r he t r a n g e me a s u r e me n t n d a l o c a io t n a l g o r i h m t i s p r o p o s e d b a ed s o n
中图分 类号 : T P 3 0 1 文献标 识码 : A 文 章编号 : 1 6 7 3 — 6 2 9 X ( 2 0 1 4 ) 1 0 — 0 2 3 8 — 0 3
d o i : 1 0 . 3 9 6 9 / j . i s s n . 1 6 7 3 — 6 2 9 X. 2 0 1 4 . 1 0 . 0 5 7
文 中提 出了一种 基 于接收 信号强 度指示 ( R S S I ) 值 的无线 Z i g b e e 传 感 网测距 定 位 技术 , 从 理 论上 提 出 了基 于 R S S I 的节 点 测距 定位 处理算 法 , 并 从实践 上提 出 了 C C 2 5 3 0测距 定位 模块 实现方 式 。最后 通过在 实验 室 环境 的 实际距 离 与 R S S I 值 的 测试 , 得到了R S S I 值 与无线通 信距 离之 间的 实验结果 , 通 过最小 二乘 法进行 曲线 拟合 , 得到 了 R S S I 测 距 的实测公 式 。 关 键词 : 无 线传 感器 网络 ; 信 号强 度指 示 ; 无线 测距 ; Z i g b e e 技术
Co l l e g e, Ha ng z h o u 3 1 0 01 8, C h i n a ;

ZigBee定位解决方案与技术原理

ZigBee定位解决方案与技术原理

ZigBee定位解决方案什么是ZigbeeZigbee是IEEE802.15.4协议的代名词。

根据这个协议规定的技术是一种短距离、低功耗的无线通信技术。

这一名称来源于蜜蜂的八字舞,由于蜜蜂(bee)是靠飞翔和“嗡嗡”(zig)地抖动翅膀的“舞蹈”来与同伴传递花粉所在方位信息,也就是说蜜蜂依靠这样的方式构成了群体中的通信网络。

其特点是近距离、低复杂度、自组织、低功耗、低数据速率、低成本。

主要适合用于自动控制和远程控制领域,可以嵌入各种设备。

简而言之,ZigBee就是一种便宜的,低功耗的近距离无线组网通讯技术。

Zigbee的起源Zigbee, 在中国被译为"紫蜂",它与蓝牙相类似.是一种新兴的短距离无线技术.用于传感控制应用(sensor and control).此想法在IEEE 802.15工作组中提出,于是成立了TG4工作组,并制定规范IEEE 802.15.4.2002年,zigbee Alliance成立.2004年,zigbee V1.0诞生.它是zigbee的第一个规范.但由于推出仓促,存在一些错误.2006年,推出zigbee 2006,比较完善.2007年底,zigbee PRO推出zigbee的底层技术基于IEEE 802.15.4.物理层和MAC层直接引用了IEEE 802.15.4在蓝牙技术的使用过程中,人们发现蓝牙技术尽管有许多优点,但仍存在许多缺陷。

对工业,家庭自动化控制和工业遥测遥控领域而言,蓝牙技术显得太复杂,功耗大,距离近,组网规模太小等,而工业自动化,对无线数据通信的需求越来越强烈,而且,对于工业现场,这种无线数据传输必须是高可靠的,并能抵抗工业现场的各种电磁干扰。

因此,经过人们长期努力,Zigbee协议在2003年正式问世。

另外,Zigbee使用了在它之前所研究过的面向家庭网络的通信协议Home RF Lite。

长期以来,低价、低传输率、短距离、低功率的无线通讯市场一直存在着。

RSSI-LQI动态距离估计

RSSI-LQI动态距离估计

基于RSSI和LQI的动态距离估计算法摘要:本文提出了一种基于RSSI和LQI的动态距离估计算法。

其思想就是通过对无线电传播路径损耗模型以及大量实测数据的分析,用分段线性逼近的方法得到RSSI、LQI这2者与传播距离的衰落曲线。

在距离估计时,分别对这2条衰落曲线计算出估计距离,并动态地进行优化处理得到最终的距离估计值。

算法在基于ZigBee的硬件平台上进行,证明了该算法较普通的基于RSSI的测距方法有了明显的进步,提高了距离估计的精度,并且适合在通信开销小、硬件要求低的节点上应用,有利于提高基于RSSI测距的定位算法的精度。

关键词:RSSI LQI;衰落曲线;逼近;ZigBee0 引言随着无线个域网(WPAN)的不断发展,基于IEEE 802.15.4的ZigBee技术正日益受到人们的重视。

这种以低成本、低功耗、低数据传输速率、低复杂度为显著优点的短距离无线通信协议,满足了小型、低成本的固定、便携或移动设备无线联网的要求。

目前,越来越多的应用直接利用现成的ZigBee无线通讯模块来估计对象节点的位置,如矿井下人员定位系统可以随时了解矿工的工作位置,医疗看护定位系统可以随时了解被看护对象活动区域或贵重医疗设备的放置场所,而消防救护定位系统可以动态掌握进入火灾现场消防队员的活动区域,为现场指挥提供有效的资料。

本文的目标是在充分研究现有的RSSI测距技术的基础上,利用已有的硬件设备和ZigBee标准,综合考虑RSSI和LQI这2个与距离有关的变量来估计2个相互通信的设备间的距离,并且提高估计的精度。

本文提出了一种简单有效的基于RSSI 和LQI的动态距离估计算法,在提高距离估计的精度的同时,适合在通信开销小、硬件要求低的场合下使用。

1相关研究目前学术界已经有了大量关于无线设备间距离估计和定位的研究。

在基于测距的定位算法中,现有的测量2个无线设备间距离的技术大致有[1]:接收信号强度(RSS)、到达时间(TOA)、时间差(TDOA)和到达角度(A0A),以RSSI和TDOA两种方法最为常用。

zigbee LQI、RSSI、丢包率等关系实验2

zigbee LQI、RSSI、丢包率等关系实验2

5.7 zigbee LQI、RSSI、丢包率等关系实验无线传感器网络环境的复杂多变对ZigBee网络的自组织性提出了挑战,在实际的网络部署中,链路质量指示(LQI)、信号强度(RSSI)、丢包率等都对网络的调度分配与优化具有重要意义,LQI、RSSI在ZigBee标准中已经有了良好的定义,而且在ZigBee芯片上都提供了直接的支持,通过Z-Stack协议栈能够方便的获得。

5.7.1 实验目的与器材1)实验目的本实验将利用Z-Stack2007协议栈提供的API获取LQI、RSSI等数据信息,通过多组测试进行统计分析。

由于无法模拟复杂的网络环境,主要在实验5.6的基础上,通过修改节点的发射功率以及增加干扰节点来影响统计的终端节点与协调器节点之间的通信,并由此分析发射功率对LQI、RSSI、丢包率等的影响,给实际的网络部署提供具有参考意义的数据信息,同时也可以利用现有代码将节点直接部署在需要建网的地方进行测试分析。

2)实验器材3个CC2530开发模块(1个协调器节点,1个终端节点,1个干扰节点);5.7.2 实验原理与步骤1)LQI、RSSI介绍1 链路质量指示(LQI)LQI即链路质量指示,在ZigBee标准中规定的链路质量指示用于指示接收数据包的质量,为网络层或应用层提供接收数据帧时无线信号的强度和质量信息,它要对信号进行解码,生成的是一个信噪比指标。

LQI的取值是0x00~0xff,分别表示接收到的信号最差质量(0x00)到最好质量(0xff)。

2 接收信号强度(RSSI)RSSI(Received Signal Strength Indicator)是接收信号的强度指示,它的实现是在反向通道基带接收滤波器之后进行的。

同时可以利用RSSI来进行统计信息进而实现定位功能。

RSSI 一般可从芯片直接获取:RSSI与LQI的关系:RSSI =-(81-(LQI*91)/255)RSSI与d(距离)的关系:2)程序流程1协议栈中,RSSI、LQI获取:在测试代码中主要通过sendReport()函数完成周期性的代码发送SampleApp_MessageM SGCB()完成在接收到数据包后进行的处理,而获得的数据包中本身就包含了RSSI和LQI 值,通过osal_msg_receive()函数进行获取解析,并形成afIncomingMSGPacket_t结构体类型:typedef struct{osal_event_hdr_t hdr; /* OSAL Message header */uint16 groupId; /* Message's group ID - 0 if not set */uint16 clusterId; /* Message's cluster ID */afAddrType_t srcAddr; /* Source Address, if endpoint is STUBAPS_INTER _PAN_EP,it's an InterPAN message */uint16 macDestAddr; /* MAC header destination short address */uint8 endPoint; /* destination endpoint */uint8 wasBroadcast; /* TRUE if network destination was a broadcast address */uint8 LinkQuality; /* The link quality of the received data frame */uint8 correlation; /* The raw correlation value of the received da ta frame */int8 rssi; /* The received RF power in units dBm */uint8 SecurityUse; /* deprecated */uint32 timestamp; /* receipt timestamp from MAC */afMSGCommandFormat_t cmd; /* Application Data */} afIncomingMSGPacket_t;因此在SampleApp_MessageMSGCB()函数中,通过调用传入的参数afIncomingMSGPac ket_t *pkt即接收到的数据包,调用即可获得。

RSSI与QI、接收距离d之间的关系

RSSI与QI、接收距离d之间的关系

RSSI与LQI、接收距离d之间的关系在小组里看到有人提及这个问题,我总结了一下写在这里,希望对你有用!1、RSSI与接收距离的关系如下:n: signal propagation constant, also named propagation exponent.d: distance from sender.A: received signal strength at a distance of one meter.2、测距离与已知RSSI、A、n之间的关系如下:d=10^((ABS(RSSI)-A)/(10*n))3、RSSI与LQI之间的转换关系如下:RSSI = -(81-(LQI*91)/255)通过实验,A值的最佳范围为45—49,n值最佳范围为3.25—4.5,N 在15---25。

///////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////[求助]关于RSSI的问题我使用的是cc2430,请问如何获得RSSI,听说有个函数可以获得,但是一直没有找到,还有就是想利用RSSI来确定距离,请问RSSI和距离的定量公式是如何的呢?用aplGetRxRSSI()函数,公式不少论文里有,不同环境损耗不同Loss=32.44+1Onlgd+1Onlgf--------------(1)d为接收端与发射端的距离(km);f为无线电传播的频率(MHz);n为路径衰减因子,一般取2~5。

PL(d)=PL。

+lOnlg(d/d0)+ Xs------------(2)(这是室内损耗的)式中:PL(d)为经过距离d后的路径损耗(dBm);d0为参考距离,通常取值1m;Xs是平均值为0的高斯分布随机变数,其标准差一般为4~1O。

基于 Zigbee 的井下人员三角质心定位系统

基于 Zigbee 的井下人员三角质心定位系统

基于 Zigbee 的井下人员三角质心定位系统摘要:本文将三边定位方法与RSSI距离测量相结合,并通过二次三角形质心定位算法减少误差,使用ZigBee定位系统确定移动节点(井下人员)的准确位置。

硬件系统实时记录井下人员在生产和移动中的位置。

根据位置绘制轨迹图,同时记录井下人员所在场地的温度、湿度和气压。

数据通过无线传输模块传输到上位机。

根据不同的ID,存储所有数据,用于分析井下人员的身体和生产状态,更好的检测井下人员的动态,提高安全生产能力。

关键词:ZigBee定位;RSSI测量距离;三角形质心定位;实时定位引言无线定位技术领域可分为广域定位和短距离无线定位,广域定位可分为卫星定位和移动定位。

定位技术主要包括超宽带技术(UWB)、蓝牙技术、超声波定位技术、红外定位技术、射频识别技术(RFID)、WIFI技术和ZigBee技术。

目前常用的无线测距技术有:基于AOA(到达角定位)的定位算法、基于TOA(到达时间定位)的定位算法、基于TDOA(到达时差定位)的定位算法和基于RSSI (接收信号强度定位)的定位算法。

ZigBee填补了低功耗、低成本和短距离无线通信领域的空白。

因此,此时已使用ZigBee定位技术。

为了达到最佳的定位效果,以CC2530为核心解决方案,整个定位系统中的各部分功能都是基于ZigBee 协议框架结构实现的,此外,还结合了二次三角形质心定位算法,以减少误差。

1定位技术介绍1.1三边测量将三边定位方法和RSSI测距相结合,使用ZigBee定位系统确定移动节点(井下人员)的准确位置。

RSSI技术主要基于节点接收到的信号强度值,并通过传播信号的经验或理论模型公式将其直接转换为其距离值。

理论上,随着距离的增加,由于无线信号的衰减,接收到的RSSI将降低。

因此,根据该关系,可以直接通过RSSI值获得两个节点之间的直接距离。

(1)式(1)中,A为射频参数,RSSI值已知,n为信号传输常数,d为移动节点和参考节点之间的距离,其中A和n可以计算出来,并在正式开始测量之前用作已知量。

lqi标准 -回复

lqi标准 -回复

lqi标准-回复LQI标准:为建立良好的无线连接而定义的一套标准,确保在无线通信中提供高质量的传输和连接性能。

引言:随着无线通信技术的快速发展,人们对无线网络的可靠性和稳定性的需求也越来越高。

为了满足用户对优质无线连接的需求,工程师们制定了一个名为LQI(Link Quality Indicator)的标准,它可以评估和表示无线通信中信号质量和连接性能。

一、LQI标准的概述LQI(Link Quality Indicator)是用于无线网络中评估连接质量的一项标准。

它是衡量节点之间无线信号传输质量的一个参数。

LQI通过对信号的强度、误码率、传输速率等因素进行综合评估,给出一个定量的指标,用来表示连接的质量。

二、LQI标准的计算方法LQI标准的计算是基于以下几个关键参数的综合评估:1. 信号强度:LQI标准中关注的第一个参数是节点接收到的信号强度。

较高的信号强度意味着稳定的连接质量,而较低的信号强度则表示连接质量较差。

2. 误码率:LQI标准还考虑了数据传输过程中的误码率。

传输过程中的误码率越低,说明数据传输的可靠性越高,连接质量也相应较好。

3. 传输速率:传输速率是另一个重要的衡量连接质量的因素。

较高的传输速率可提供更高的数据传输效率,一般来说,速率越高,连接质量越好。

三、LQI标准在无线通信中的应用LQI标准广泛应用于无线通信领域,包括无线传感网络、物联网、无线局域网等。

它对保障无线连接的稳定性和质量至关重要。

1. 无线传感网络:在无线传感网络中,节点之间的通信质量对于数据采集和传输至关重要。

通过使用LQI标准来评估节点间的连接质量,可以选择合适的传输路径,保证数据的可靠传输。

2. 物联网:在物联网中,大量的设备需要进行互相通信。

LQI标准可以帮助确定设备之间的连接质量,为设备的稳定工作提供保障,提升物联网系统的可靠性。

3. 无线局域网:在无线局域网中,对信号质量和连接性能的要求也很高。

通过使用LQI标准,可以根据节点之间的连接质量对无线信号进行管理和优化,提供更好的用户体验。

ZigBee RSSI与LQI详解

ZigBee RSSI与LQI详解

ZigBee中RSSI 与LQI 详解RSSI :信号强度值 LQI :连接质量在协议栈中中,LQI 是可以直接从接收数据后的结构体中得到,例如接收数据使用的结构定义为pkt:LQI = pkt->LinkQuality;RSSI 是通过读取max_rx.c 文件中的数组rxBuf 的第一位得到的,这里得到的信号强度值是以2进制补码的形式体现,具体使用可以参看2430 Data She et 。

RSSI = rxBuf[0];2.RSSI 与LQI 之间的转换关系如下:RSSI = -(81-(LQI*91)/255)3.补充RSSI 反映接收信号强度,LQI 反映信号的连接质量,两者都可以通过读取芯片的寄存器得到。

LQI 虽然能够判断连接质量,但会因调制方式的不同而不同。

RSSI 是判断两个节点距离的很好的参数。

在从RSSI 寄存器中读到数值后我们需要进行一系列转化,才能得到接收强度值。

首先判断RSSI 寄存器中的值RSSI dec 是否大于128,如果成立,则:如果小于128,则:RSSI 与LQI(2009-04-28 22:01:55)转载标签: rssi 与lqiit分类: zigbee 一路向前最近针对自己做的无线模块进行了距离实验,有些问题还是不太懂,在这里在加强一下概念的理解:1.简介RSSI :信号强度值LQI:连接质量在协议栈中中,LQI是可以直接从接收数据后的结构体中得到,例如接收数据使用的结构定义为pkt:LQI = pkt->LinkQuality;RSSI是通过读取max_rx.c文件中的数组rxBuf的第一位得到的,这里得到的信号强度值是以2进制补码的形式体现,具体使用可以参看2430 Data Sheet。

RSSI = rxBuf[0];2.RSSI与LQI之间的转换关系如下:RSSI = -(81-(LQI*91)/255)3.补充RSSI反映接收信号强度,LQI反映信号的连接质量,两者都可以通过读取芯片的寄存器得到。

ZigBee无线室内定位

ZigBee无线室内定位

一、ZigBee 无线通信技术ZigBee 技术是一种近距离、低复杂度、低功耗、低速率、低成本的双向无线通讯技术。

其电池功耗为半年到一年,数据传输速率为250kbps ,反应时间为30ms ,作用范围可达50-100m ,具有可扩展性。

从系统的低成本、低复杂性、实时性、可扩展性出发,ZigBee 无线技术适用于室内定位系统中,且较为理想,满足实际需要。

IEEE 802.15.4标准为LR-WPAN 网络制定了物理层(PHY)和介质访问控制(MAC)子层低功耗扩频无线电技术协议。

主要特点如下:(1)有多个物理层载波频段提供不同的数据传输速率。

2.4GHz 频段提供250kbit/s 的传输速率;而915MHz 频段(北美),速率为40kbit/s ; 868MHz 频段(欧洲),为20kbit/s 。

(2)支持星型、簇树和点对点网络拓扑结构。

(3)有16位短地址和可选64位扩展地址两种地址格式。

(4)支持冲突避免的载波多路侦听技术(carrier sense multiple access withcollision avoidance, CSMA-CA);(5)支持确认(ACK)机制,保证传输可靠性。

二、基于RSSI 的ZigBee 无线网络室内定位方法RSSI 定义为由接收器接收到的信号强度指示。

通常,RSSI 等价于被测量的功率,即信号强度的平方。

RSSI 可以认为是超声波、RF 或其他信号。

RSSI 测量在硬件上是相当便宜和简单的,因为几乎所有的无线通信设备都具有测量RSS的功能。

基于诸如RSSI 等RF 特征的位置指纹是用来标识位置的一个基本信息。

通常我们将一个位置和该位置处的唯一的RF 特征值作为一个整体用来描述建筑物内的某一个位置。

例如我们可以使用元组来标识一个位置,其中L 反映该位置的坐标或这类似信息,F 反映该位置的RF 特征值信息。

例如L 就用元组 。

因为同一个位置如果目标的方位不同所测量到的RF 信息也会有所变化,所以如果还要反映移动目标的方向信息,那么可以用元组 来标识一个目标节点的位置信息。

RSSI 基础

RSSI 基础

RSSI(Received Signal Strength Indication)是指接收的信号强度指示,是无限发送层的可选用部分,用来判定链接的质量,以及是否增大广播发送强度。

RSSI 技术通过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如无限传感的ZigBee网络CC2431芯片的定位引擎就采用的这种技术、算法.接收机测量电路所得到的接收机输入的平均信号强度指示.这一测量值一般不包括天线增益或传输系统的损耗.RSSI(Received Signal Strength Indicator)是接收信号的强度指示,它的实现是在反向通道基带接收滤波器之后进行的.为了获取反向信号的特征,在RSSI的具体实现中做了如下处理:在104us内进行基带IQ 功率积分得到RSSI的瞬时值,即RSSI(瞬时)=sum(I^2+Q^2);然后在约1秒内对8192个RSSI 的瞬时值进行平均得到RSSI的平均值,即RSSI(平均)=sum(RSSI(瞬时))/8192,同时给出1秒内RSSI瞬时值的最大值和RSSI瞬时值大于某一门限时的比率(RSSI瞬时值大于某一门限的个数/8192).由于 RSSI是通过在数字域进行功率积分而后反推到天线口得到的,反向通道信号传输特性的不一致会影响RSSI的精度.在空载下看RSSI的平均值是判断干扰的最主要手段.对于新开局,用户很少,空载下的RSSI电平一般小于-105dBm.在业务存在的情况下,有多个业务时RSSI平均值一般不会超过-95dBm.从接收质量FER上也可以参考判断是否有干扰存在.通过以发现是否存在越区覆盖而造成干扰,也可以从 Ec/Io与手机接收功率来判断是否有干扰.对于外界干扰,通过频谱仪分析进一步查出是否存在干扰源.RSSI、RSRP、RSRQ和RX四者之间的区别RSRP(Reference Signal Receiving Power)是在某个Symbol内承载Reference Signal 的所有RE上接收到的信号功率的平均值;RSSI(Received Signal Strength Indicator)则是在这个Symbol内接收到的所有信号(包括导频信号和数据信号,邻区干扰信号,噪音信号等)功率的平均值RSRQ(Reference Signal Receiving Quality)则是RSRP和RSSI的比值,当然因为两者测量所基于的带宽可能不同,会用一个系数来调整,也就是 RSRQ = N*RSRP/RSSIRx: Recieived POWER从定义来看RSRP相当于WCDMA里CPICH的RSCP,RSRQ相当于CPICH Ec/No.在小区选择或重选时,通常使用RSRP就可以了,在切换时通常需要综合比较RSRP与RSRQ,如果仅比较RSRP可能导致频繁切换,如果仅比较RSRQ虽然减少切换频率但可能导致掉话,当然在切换时具体如何使用这两个参数是eNB实现问题.RSSI和RX虽然是同一概念,具体指(前向或者反向)接收机接收到信道带宽上的宽带接收功率.实际上中,前向链路接收机(指手机)接收到的通常用Rx表示,反向链路接收机(指基站侧)通常用反向RSSI表示.前向Rx通常用作覆盖的判断依据(当然还需结合Ec/Io),反向RSSI通常作为判断系统干扰的依据.下面以反向RSSI为例解释:为了获取反向信号的特征,在RSSI的具体实现中做了如下处理:在104us内进行基带IQ 功率积分得到RSSI的瞬时值,即RSSI(瞬时)=sum(I^2+Q^2);然后在约1秒内对8192个RSSI 的瞬时值进行平均得到RSSI的平均值,即RSSI(平均)=sum(RSSI(瞬时))/8192,同时给出1秒内RSSI瞬时值的最大值和RSSI瞬时值大于某一门限的比率(RSSI瞬时值大于某一门限的个数/8192).由于RSSI是通过在数字域进行功率积分而后反推到天线口得到的,反向通道信号传输特性的不一致会影响RSSI的精度.对于干净的无线电磁环境,电磁底噪水平可以通过一下公式进行计算: PN = 10lg(KTW), 对于CDMA系统来说常温情况下的底噪水平是-113dBm/1.2288M,考虑5dB的接收机噪声系数以及2dB的无线环境底噪波动水平,所以正常情况下,RSSI的监测结果应该是-106dBm左右,对于系统负荷的影响,一般最大不超过8dB,也就是-98dBm左右,考虑3dB余量,也就是说在高负荷情况下,如果系统工作正常,RSSI平均水平最大不超过-95dBm,否则就意味着网络有严重的反向干扰.1)其实,RSSI有其专用的单位,RSSI的单位与dBm有公式可以转换,转换公式如图1和图2所示.2)电磁底噪水平的计算公式:噪声基底=-174+10 log(BW) + 噪声指数.其中BW为频带宽,单位为Hz;噪声系数为设备引入的热噪声.如果要计算CDMA系统1.25MHz带宽内基站天线接收端的噪声系数,其计算公式为:噪声基底=-174+10log(1.25*10^6)=-113dBm.由于天线端并没有经过有源设备,因此噪声系数为0.如果计算基站LNA噪声基底就要加LNA的增益和LNA 的噪声系数.测定反向干扰的一个很常用的方式就是观测系统RSSI(Received Signal Strength Indicator)值,RSSI值在反向通道基带接收滤波之后产生,在104μs内进行基带I/Q支路功率积分得到RSSI的瞬时值,并在1s内对瞬时值进行平均得到RSSI的平均值,查看RSSI的平均值是判断干扰的重要手段,空载下RSSI值一般在-110dBm左右,在业务存在的情况下,RSSI 平均值一般不会超过-95dBm,如果发现RSSI值有明显的升高,那么肯定是存在反向链路干扰.对于Motorola无线系统而言,可以在OMC下通过"diagnose"命令来"诊断"相应扇区的BBX(宽带收发板卡)来查看RSSI值的情况.下图是分别针对三类扇区(空载扇区、负荷一般扇区、超忙扇区)诊断其BBX板卡得到的RSSI值,从图中可以清楚对比反向链路RSSI值在不同业务状况下(亦即不同的反向链路干扰下)的具体情况,唐山地区曾经由于外部强干扰源导致大面积反向链路干扰,在干扰信号足够强的情况下RSSI值可以达到-30dBm左右.对CDMA系统而言,反向链路干扰在用户接入时的影响非常明显,由于反向链路质量的下降,移动台接入过程较正常情况会显得更"漫长"甚至是造成高的接入失败,原因是正常的前向链路质量会让移动台开环功控采用较低的功率发射接入试探,而由于反向链路干扰造成BSS系统并不能正常解调接入信道消息,移动台将以POWER Step步长逐步增加接入试探功率,这就使得接入过程被延长很多甚至是造成接入失败.所以,在判断反向链路干扰的时候,结合着接入指标来共同分析可以更快的发现问题.如何面对RSSI异常一、RSSI定义及正常范围RSSI(Received Signal Strength Indicator)即反向信号强度指示,是指基站在1.2288M 频带内接收到的反向信号强度.RSSI的正常范围可以是:【-93,-113】,超过这个范围,则可视为RSSI异常二、RSSI 异常判断用户感受:接入困难或者根本无发接入,语音质量不好,严重时甚至掉话;观察终端:发射功率持续偏高(Rx+Tx>-70dBm)以上;有信号无法打电话,经过长时间接入后(20s),掉网;话统分析:载频平均RSSI在正常范围【-93,-113】之外;主分集差超过6dB;FER过高,接入成功率、软切换成功率低,掉话率高,且接入失败和掉话的原因主要为空口;三、RSSI异常的原因分类RSSI异常分3种情况,分别是过低、过高、主分级差值过大等,常见的引起RSSI异常原因有:工程质量问题、外界干扰、参数设置错误、设备故障和终端问题等.如下表所示:四、RSSI异常解决方案制定对发现的RSSI异常要采取相应措施消除其对网络的影响,如果是由设备故障引起的,可以通过更换设备解决;对参数配置错误引起的RSSI升高,通过对参数的修改来解决;对查找到的其他外部干扰源,必须予以清除,必要时可以通过当地无委进行清频;如果因为客观原因清频不能进行,可以通过RF优化,即增大天线俯角或降低天线高度(必要时增加基站),以缩小扇区覆盖半径,降低来自远方的干扰,该方法适用于城市密集地区,对农村等广覆盖场景不适用.RSSI故障排查先确认问题扇区是否闭塞,排除低级原因,再进行后续排查!第一步:检查告警定位问题,首先检查告警,要养成习惯!检查告警,如RSSI主分集接收通道故障告警、TRM主(分)集对比异常、驻波告警等硬件问题.如果有这样的告警,则看告警日期和RSSI值异常是否有时间上的关联性.如果有关联性,则RSSI异常很有可能是这些告警的设备故障引起的,确定是否周期性的.在异常周期出现时,检查工程质量(转第六步).第二步:检查载频话务量是否过高在发现RSSI值过高后或主分集差值过大时,先检查该扇区载频的话务情况.如果话务大于25Erl,且RSSI值随着话务量的变化而明显变化,则引起RSSI异常的原因很有可能是话务过高所致,可考虑采取现网挖潜或者网络扩容的方式,来降低该扇区载频的负荷,达到负荷分担的目的,并观察在话务降低后,RSSI值是否恢复到正常水平.第三步:检查ACH占用率及呼叫尝试次数通过话统,查看ACH占用率,如果ACH占用率超过60%,就需结合登记次数及呼叫尝试次数进行分析,判定是否为频繁登记和用户频繁发起接入引起.如果是频繁登记引起,可以修改相关的登记参数,减少登记次数;如果在话务不高的情况下,用户频繁发起接入,则需找出用户频繁发起接入的真正原因,需检查各个设备工作状态是否正常,排除由于系统异常导致用户频繁接入.一般接入信道占用率过高问题是由于边界LAC区域参数设置不正确,或者系统工作不正常导致,具体解决措施可以参考参数检查和告警问题分析部分.第四步:检查是否存在大量呼叫资源分配失败由于设备工作存在异常,比如传输,或者BSC资源分配模块工作存在异常,大量呼叫被系统频繁拒绝,导致用户反复呼叫而导致RSSI异常.具体现象是网络忙时单扇区呼叫[尝试次数-CS]+[ 尝试次数-PS]过高3000次以上,分析话统或者CSL会发现存在大量的异常呼叫释放.一般情况如果存在大量呼叫资源分配失败问题扇区同时会存在ACH接入信道负荷高问题.此类问题的解决需要检查传输是否工作正常,CE配置是否正常,FMR资源是否足够,SPU 负荷是否过高,或者漫游限制问题导致过多的呼叫被拒绝如果以上操作后,RSSI恢复到正常范围,则流程结束,否则进行下一轮分析.第五步:检查与RSSI异常相关的参数一些参数设置不合理也会导致RSSI升高,因而在发现RSSI升高时,需对以下重点参数检查进行检查,是否被修改过,若被修改过,尝试改回默认值看问题是否解决.Reg_zONe边界区,Total_zone和Zone_timer设置检查;不合理或Reg_zone设置错误,导致终端频繁登记等都可能导致RSSI升高.0)基带增益,射频增益检查3n.SCTGAIN ,TXGAIN,确认是否修被改过.查询命令:LST CDMACHMSCBSC1)初始接入功率参数检查INTPWR,PWRCSTEP,确认是否修被改过.查询命令:LST SYSMSGPARA2)业务信道最小增益检查;VFCHMAXGAINR1/ DFCHMAXGAINR1,VFCHMINGAINR1/DFCHMINGAINR1,,q%Z0&@*S U查询命令:LST PWRINF3)接入宏分集开关检查;默认是关闭的,打开会导致某些终端异常.查询命令:LST CHM4)基站层二应答检查该参数只对cdma2000 1x扇区有效.当L2ACKCTRLSWT开关打开时,基站将对收到的需要应答的接入消息进行层二应答,默认状态下是关闭的.设置命令:SET CBTSSIGSOFTPARA5)分集旁路开关检查(主要对于一个扇区有两个载频板的情况)如果基站接了分集,需要旁路分集.查询命令:SET CBTSRFPARA;第六步:检查工程质量进行下步每个步骤时,过程中可以采用Telnet方法观察瞬时RSSI变化情况.先判断是天馈系统的问题(机顶口以上),还是基站系统的问题(机顶口以下),或者是二者共同引起的.将没有问题扇区的天线与有问题扇区的天线互换,查看二者RSSI,可判断是天馈系统的问题,还是基站系统的问题,或者二者都有问题.如果二者都有问题,先解决天馈系统问题.天馈系统检查在天馈系统检查过程中,需近端开启RSSI跟踪功能,密切注意调整过程中RSSI的变化情况,天馈系统的检查建议按照以下方法进行:1、:Q检查RSSI异常的扇区天馈系统各处接头是否拧紧,确保工程安装质量.如果接头制作不好或者接头间连接不好,可重新制作并紧固接头,保证工程安装质量,查看RSSI变化情况,如果RSSI恢复正常,则定位为工程质量问题,否则进行下一步检查;2、检查天馈的驻波比,确保从天线到机顶的驻波比符合要求(一般要求驻波比小于1.5),如果驻波比较大,建议整改天馈,直到馈线的驻波比合格,观察RSSI异常是否消除,如果消除,则定位为驻波比异常导致,否则进行下一步检查;3、互换故障天馈系统的主分集馈线,观察RSSI异常是否随固定的馈线转移,如果是,则进行下面的测试,以判定RSSI异常是否与通道的发射功率有关;4、闭塞RSSI异常的载频,观察RSSI是否恢复正常.如果恢复正常,则说明RSSI异常与通道的发射功率有关,建议检查通道是否接有避雷器,如果有,则按如下操作进行,否则进行干扰测试;5、去掉避雷器,打开载频,观察RSSI是否恢复正常,如果恢复正常,则定位为避雷器所致;否则,可能为天线或者外部干扰所致;6、更换故障扇区的天线,观察RSSI异常现象是否消除,如果消除,则定位为天线所致,否则,可能存在外部干扰,转至进行干扰测试.基站系统检查连线检查:天线、跳线/馈线、CDDU和TRM,重点对基站内这几个单元的连线、接头等进行检查,看是否有松动或者馈线破损耗.过程中采用Telnet方法观察瞬时RSSI变化情况.硬件检查在确认连线及各个接头正确的条件下可进行硬件检查,硬件检查前确认单板的拨码开关设置、数据配置等是否正确.在保证这些无误后,将接收通道的射频器件CDDU进行扇区间互换,如果RSSI异常现象随着接收通道的射频器件转移,则可将故障定位在调换的射频器件部分;如果调换之后故障依旧,可将功放器件进行扇区间互换,如果互换后RSSI异常现象随着TRM转移,则可定位为功放故障;如果调换之后故障依旧,可将TRM进行扇区间互换,如果互换后RSSI异常现象随着TRM转移,则可定位为TRM故障;第七步:确认是否由外界干扰引起如果基站下带有直放站(光纤直放站,无线直放站,干放等有源设备),关闭直放站,查看RSSI是否恢复正常.若恢复,则需要通知直放站厂家进行整改.一般来说,如果是外界干扰,会对周围的扇区产生干扰,使周围扇区载频的RSSI抬升.因而在进行干扰测试前,可用MapInfo导入站点信息,查看RSSI异常的小区指向区域,根据RSSI值异常的扇区的指向,就可以定位出干扰源的大概位置,然后使用YBT250在该区域查找干扰源.通过对得到的干扰数据的分析,确定干扰特征、干扰类型及出现是否有规律等,明确反向干扰是是带内干扰还是带外干扰、稳定的宽带干扰还是突发干扰.对于前向链路,根据测试到的具体干扰情况进行定量分析.基于RSSI的无线传感器网络三角形质心定位算法无线传感器网络是面向事件的监测网络,对于大多数应用,不知道传感器位置而感知的数据是没有意义的.实时地确定事件发生的位置或获取消息的节点位置是传感器网络最基本的功能之一,也是提供监测事件位置信息的前提,所以定位技术对传感器网络应用的有效性起着关键的作用.在无线传感器网络中,按节点位置估测机制,根据定位过程中是否测量节点间的实际距离或角度,可分为基于距离(Range-based)的定位算法和距离无关(Range-free)的定位算法.前者需要测量节点间的实际距离;后者是利用节点间的估计距离来计算末知节点的位置.在基于距离的定位算法中,测量节点间距离或方位时采用的方法有TOA(Time ofArrival),TDOA(Time Difference of Arrival),RSSI(ReceivedSignal Strength IndicatiON)和AOA(Angle of Arri-val).距离无关的算法主要有质心算法、DV-hop算法等.相比之下,基于距离的定位算法测量精度较高,距离无关的定位算法对硬件要求较低.比较各种基于距离的测距算法,TOA需要精确的时钟同步,TDOA需要节点配备超声波收发装置,AOA需要有天线阵列或麦克风阵列,这三种算法对硬件要求较高.RSSI技术主要是用RF信号,而节点本身就具有无线通信能力,故其是一种低功耗、廉价的测距技术.接收信号强度指示RSSI的定位方法,是在已知发射节点的发射信号强度,根据接收节点收到的信号强度,计算出信号的传播损耗,再利用理论和经验模型将传输损耗转化为距离,最后计算节点的位置.因为理论和经验模型的估测性质,故而RSSI具有较大定位误差.基于RSSI技术,提出一种将RSSI测量方法与三角形质心算法相结合的新型定位算法,该算法用三角形质心算法减小RSSI的测量误差.仿真表明,该算法基于RSSI的三边测量法定位算法相比,极大提高了定位精度.1 国内外相关研究当无线信号在大气环境中传播时,由于多种因素影响,信号强度会随着其传播距离的增加而衰减.这表明,信号强度变化与传播距离间存在着某种函数关系,且通常情况下传感节点均可很容易配置测定接收信号强度的模块.所以,近年来研究人员开始将RSSI技术用于传感器节点定位中.目前,对RSSI的研究主要有两个方面.一是,提高改良传输损耗模型,建立更符合实际环境的数学模型;二是,结合各种测量算法,减小传输损耗模型带来的误差.这里研究重点在第二个方面.最早的研究人员使用RSSI加三边测量法的定位技术,如文献中的RADAR室内定位系统.文献的作者提出采用交叠环定位的方式,利用包含未知节点的相互交叠的环形区域来定位未知节点.该方法只是比较相应RSSI的大小,并未利用它测距.文献提出一种加权质心定位算法,它提出信标节点影响力的概念,节点到信号源的距离越近,由RSSI值的偏差产生的绝对距离误差越小,影响力越大.影响力越大的信标节点对节点位置有更大的决定权.其采用优选信标节点的方式,根据信标节点对未知节点的不同影响力确定加权因子,以此来提高定位精度.文献提出综合RSSI算法和切圆圆心法的RCM算法,提高了定位精度,仿真表明,在RSSI 测距误差散布达到50%时,定位误差可降到10%以内.2 基于RSSI的三角形质心算法模型与文献一样,该算法针对大规模随机散布野外应用环境,这类应用大都不需要节点进行精确定位,只需要知道节点的大概区域就可满足需求,同时要求硬件成本低、定位过程通信开销小、节能.2.1 基于RSSI的定位RSSI测量,一般利用信号传播的经验模型与理论模型.对于经验模型,在实际定位前,先选取若干测试点,记录在这些点各基站收到的信号强度,建立各个点上的位置和信号强度关系的离线数据库(x,y,ss1,ss2,ss3).在实际定位时,根据测得的信号强度(ss1′,ss2′,ss3′)和数据库中记录的信号强度进行比较,信号强度均方差最小的那个点的坐标作为节点的坐标.对于理论模型,常采用无线电传播路径损耗模型进行分析.常用的传播路径损耗模型有:自由空间传播模型、对数距离路径损耗模型、哈它模型、对数一常态分布模型等.自由空间无线电传播路径损耗模型为:式中,d为距信源的距离,单位为km;f为频率,单位为MHz;k为路径衰减因子.其他的模型模拟现实环境,但与现实环境还是有一定的差距.比如对数一常态分布模型,其路径损耗的计算公式为:式中,Xσ是平均值为O的高斯分布随机变数,其标准差范围为4~10;k的范围在2~5之间.取d=1,代入式(1)可得,LOSS,即PL(d0)的值.此时各未知节点接收锚节点信号时的信号强度为:RSSI=发射功率+天线增益一路径损耗(PL(d))2.2 基于RSSI的三角形质心定位算法的数学模型不论哪种模型,计算出的接收信号强度总与实际情况下有误差,因为实际环境的复杂性,换算出的锚节点到未知节点的距离d总是大于实际两节点间的距离.如图1所示,锚节点A,B,C,未知节点D,根据RSSI模型计算出的节点A和D的距离为rA;节点B和D的距离为rB;节点C和D的距离为rC.分别以A,B,C为圆心;rA,rB,rC为半径画圆,可得交叠区域.这里的三角形质心定位算法的基本思想是:计算三圆交叠区域的3个特征点的坐标,以这三个点为三角形的顶点,未知点即为三角形质心,如图2所示,特征点为E,F,G,特征点E点的计算方法为:同理,可计算出F,G,此时未知点的坐标为由仿真得,在图2中,实际点为D;三角形质心算法出的估计点为M;三边测量法算出的估计点为N.可知,三角形质心算法的准确度更高.3 基于RSSI的三角形质心算法过程3.1 步骤(1)锚节点周期性向周围广播信息,信息中包括自身节点ID及坐标.普通节点收到该信息后,对同一锚节点的RSSI取均值.(2)当普通节点收集到一定数量的锚节点信息时,不再接收新信息.普通节点根据RSSI 从强到弱对锚节点排序,并建立RSSI值与节点到锚节点距离的映射.建立3个集合.锚节点集合:(3)选取RSSI值大的前几个锚节点进行自身定位计算.在B_set:中优先选择RSSI值大的信标节点组合成下面的锚节点集合,这是提高定位精度的关键.对锚节点集合,依次根据(3)式算出3个交点的坐标,最后由质心算法,得出未知节点坐标.(4)对求出的未知节点坐标集合取平均,得未知节点坐标.3.2 误差定义定义定位误差为ER,假设得到的未知节点的坐标为(xm,ym),其真实位置为(x,y),则定位误差ER为:4 仿真利用Matlab仿真工具模拟三角形质心算法,考察该算法的性能.假设在100 m×100 m的正方形区域内,36个锚节点均匀分布,未知节点70个,分别用三边测量法和三角形质心定位算法进行仿真,仿真结果如图3所示.由图3可知,三角形质心算法比三边测量法,定位精度更高,当测距误差变大时,用三角形质心算法得出的平均定位误差比用三边测量法得出的小得多.5 结语在此提出了将RSSI方法和三角形质心定位算法相结合的方法,通过仿真实验,将该算法和三边测量算法相比较,证明了该算法的优越性.下一步将研究在锚节点数量不同时的平均定位误差.利用DS1864提高APD的RSSI校准APD RSSI介绍许多光模块在高灵敏度应用中使用基于雪崩光电二极管(APD)的光接收器.在这样的模块中,接收信号强度指示(RSSI)基于光电流,而不是无阻放大器(TIA)输出的电信号幅度.图1所示为一个典型的具有电压输出的电流监控电路.图1. 典型的APD电流监测器原理图流过APD的电流可由公式:IAPD = PRX × M × η计算,式中:IAPD是以mA为单位的电流PRX是以mW为单位的接收功率M是APD的雪崩增益系数η是以A/W为单位的转换效率转换效率依赖于结构因素、温度以及波长,其典型值在0.65 < η < 0.95范围内.将APD偏置到接近于其击穿电压VBR可以得到APD增益,VBR典型值在20V至80V,由APD 结构和工作温度决定.APD偏置离其击穿电压越近,M值越大.当APD处于雪崩模式时,M与施加到APD上的电压VBR和VAP成比例,它们的关系为:M ∝ √(VBR/(VBR - VAPD)).M的精确测量由APD材料类型、增益以及其它参数决定.对于一个155Mbps至40Gbps的典型APD,M通常设置在:3 < M < 10,图2给出了一个典型的APD增益曲线.从图1可以看出,当光输入功率增大时,通过减小M值,R1可以增大APD的动态范围.随着R1电流的增加,APD的电压降低.从而使得APD偏离其击穿电压,降低M值,公式为:M ∝ √(VBR/(VBR - (VBIAS - IAPD × R1))).需要注意的是,通过对上述方程进行替代,可以发现M仅依赖于其自身:M ∝ √(VBR/(VBR - (VBIAS - PRX × M × η × R1))).通过一个检测比例为10:1的电流镜,ADC上作用的电压(VADC)按照下式计算:VADV = IAPD × (1/10) × R2 = PRX × M × η × (1/10) × R2。

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ZigBee
中RSSI 与LQI 详解
RSSI :信号强度值 LQI :连接质量
在协议栈中中,LQI 是可以直接从接收数据后的结构体中得到,例如接收数据使用的结构定义为pkt
:LQI = pkt->LinkQuality;
RSSI 是通过读取max_rx.c 文件中的数组rxBuf 的第一位得到的,这里得到的信号强度值是以2进制补码的形式体现,具体使用可以参看2430 Data She et 。

RSSI = rxBuf[0];
2.RSSI 与LQI 之间的转换关系如下:
RSSI = -(81-(LQI*91)/255)
3.补充
RSSI 反映接收信号强度,LQI 反映信号的连接质量,两者都可以通过读取芯片的寄存器得到。

LQI 虽然能够判断连接质量,但会因调制方式的不同而不同。

RSSI 是判断两个节点距离的很好的参数。

在从RSSI 寄存器中读到数值后我们需要进行一系列转化,才能得到接收强度值。

首先判断RSSI 寄存器中的值RSSI dec 是否大于128,如果成立,则:
如果小于128,则:
RSSI 与LQI
(2009-04-28 22:01:55)
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标签: rssi 与lqi
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分类: zigbee 一路向前
最近针对自己做的无线模块进行了距离实验,有些问题还是不太懂,在这里在加强一下概念的理解:
1.简介
RSSI :信号强度值
LQI:连接质量
在协议栈中中,LQI是可以直接从接收数据后的结构体中得到,例如接收数据使用的结构定义为pkt
:LQI = pkt->LinkQuality;
RSSI是通过读取max_rx.c文件中的数组rxBuf的第一位得到的,这里得到的信号强度值是以2进制补码的形式体现,具体使用可以参看2430 Data Sheet。

RSSI = rxBuf[0];
2.RSSI与LQI之间的转换关系如下:
RSSI = -(81-(LQI*91)/255)
3.补充
RSSI反映接收信号强度,LQI反映信号的连接质量,两者都可以通过读取芯片的寄存器得到。

LQI虽然能够判断连接质量,但会因调制方式的不同而不同。

RSSI是判断两个节点距离的很好的参数。

在从RSSI寄存器中读到数值后我们需要进行一系列转化,才能得到接收强度值。

首先判断RSSI寄存器中的值RSSI dec是否大于128,如果成立,则:
如果小于128,则:
如何使用ZStack——获取RSSI和LQI
CC2430内置接收信号强度指示器(RSSI),其数字值为8位有符号二进制补码,可以从寄存器RSSIL.RSSI_VAL读出。

RSSI寄存器值RSSI.RSSI_VAL在RF上涉及的电能P为:
P=(RSSI_VAL+RSSI_OFFSET) dBm,式中:RSSI_OFFSET是一个系统开发期间得到的来自前端增益的经验值,RSSI_OFFSET近似值为-45。

ZStack中获得P的语句为:
#define MAC_RADIO_RSSI_OFFSET HAL_MAC_RSSI_OFFSET
#define HAL_MAC_RSSI_OFFSET -45
rssiDbm = PROPRIETARY_FCS_RSSI(rxBuf) + MAC_RADIO_RSSI_OFFSET;
链路质量指示(LQI)计量所收到的数据包的强度和质量,可使用接收信号强度指示器(RSSI)软件产生LQI值,尽管这样计算有若干缺点,但ZStack中的确是这样计算的。

#define MAC_RADIO_RECEIVER_SENSITIVITY_DBM -91 /* dBm */
#define MAC_RADIO_RECEIVER_SATURATION_DBM 10 /* dBm */
#define MAC_SPEC_ED_MIN_DBM_ABOVE_RECEIVER_SENSITIVITY 10
#define ED_RF_POWER_MIN_DBM (MAC_RADIO_RECEIVER_SENSITIVITY_DBM +
MAC_SPEC_ED_MIN_DBM_ABOVE_RECEIVER_SENSITIVITY)
#define ED_RF_POWER_MAX_DBM MAC_RADIO_RECEIVER_SATURATION_DBM
ed = (MAC_SPEC_ED_MAX * (rssiDbm - ED_RF_POWER_MIN_DBM)) / (ED_RF_POWER_MAX_DBM - ED_RF_POWER_MIN_DBM);
pRxBuf->mac.mpduLinkQuality = macRadioComputeLQI(rssiDbm, corr);
LQI值也可以在应用层通过afIncomingMSGPacket_t *pkt; pkt->LinkQuality直接获得。

RSSI和LQI的关系为:LQI=255*(RSSI+81)/91
RSSI反映接收信号强度,LQI反映信号的连接质量,两者都可以通过读取芯片的寄存器得到。

LQI虽然能够判断连接质量,但会因调制方式的不同而不同。

RSSI是判断两个节点距离的很好的参数。

在从RSSI寄存器中读到数值后我们需要进行一系列转化,才能得到接收强度值。

首先判断RSSI寄存器中的值RSSI dec是否大于128,如果成立,则:
如果小于128,则:。

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