无线传感器网络报告——RSSI的测量及其与距离的关系

实验课程名称：无线传感器网络___________________________ 任课教师：______________ xxx ______________________________________________ 实验项目名称：RSSI的测量及其与距离的关系实验

组员：

姓名: xxx _______ 学号:XXXXX

姓名: XXX ____________ 学号:XXXXXXXX

姓名: XXX ____________ 学号:_xxxxxxx _____________

姓名: XXX _____________ 学号:XXXXXXX

实验日期: 2013年12月

RSSI 的测量及其与距离的关系

实验日期：201x 年xx 月

［姓名］

xxx xxx xxx

［学号］ xxxxxxxx xxxxxxxx xxxxxxxx xxxxxxxx

1.实验目的

研究发送功率、传输距离、接收信号强度、环境四者之间的定量关系。 从实测数据中总结出无线信号随距离增加、环境变化而衰减的规律。 为了做定位积累一些数据。

2.实验原理

关于RSS ，可以先从自由空间传播模型 (Free space propagation model)入手来分析，这里

的自由空间模型是指无障碍物的远场情况，主要适用于卫星通信。

如下图，功率密度通量由下面等式给出：

^(^) = >Watt S /m 2

(1)

有效区域/V 天线接收到的功率拘：

P r (6/) = ^(d)A e Watts ⑵

A,表示天线增益，得出自由空间中单位面积接收到的功率；

巧匕⑷二EGG 珞fw 狈s

其中：£为传输功率t 为接收功率+ G 均发射天线增益，Gr 为接收天线増益.

人为波长’N 为两物间的距离*

在大尺度(largp-scalc)的情形心苴接收到的功率袞减会遵循平方城反比的Diverse (尸[

Z(rf) = )0]og |fl y =101og —=— (4) 1(4加尸丿

而对于平■均大尺度的路尧哀减(Mean lai^oscalc pa(h loss)苴接收到的平均功率则会square lawJ ［&1,因此: 若距离的增加而成捋数衰感:

in

(5)

图4自山空间传播模型

为了达到准确测距的目的，我们希望减小随机小尺度衰减并提取出更加精确的大尺度衰

减。RSSI的测距方式虽然不像TOA和TDOA测距那样需要同步（TOA与TDOA两种算法都是以时间为量测基础的技术，需要精准的同步和时钟，其中TDOA是利用相对时间的

信息来达成测距，TOA是以绝对时间的量测来估计距离），但其受多重路径衰减变量（Attenuation varianee ）的影响，需要做多重的测量和平均的动作，对系统造成额外的负担。

相对于以时间为基础的测距技术，RSS则是属于以信号强度为量测基础的技术，它不需

要精确的同步和参照时钟。然而RSS却易受多重路径衰减、遮蔽效应（Shadowing effect）影响估计的准确度。除了单一技术的应用，亦可朝向整合其它技术的方向发展，如结合TDOA

与RSS等以提供较精准的测距。

对于课程使用的CC2420射频芯片，当监测到信道有数据时，将数据经过模/数转换后

送入数字解调器中进行帧同步；如果同步就将数据填入接收缓冲区中，最后填充当前信道内

的RSSI （Receive Signal Strength Indicator，接收信号强度指示器）信息。

同时CC2420提供一个读取RSSI值的命令，我们可以调用该命令来得到当前信道的信号强度值，作为拟合与计算的依据。但我们更倾向于使用前述CC2420在接收到数据包时，

自动在数据包的倒数第二个字节里填充的当前接收数据包时RSSI值。

3.实验准备

3.1硬件器材清单与连接

硬件：PC机2台（烧制程序及为节点供电），串口电缆1根，RSSI节点2个

预先将PC机中关于RSSI实验的程序通过串口电缆烧制如RSSI节点。实验开始后，PC

机仅作为RSSI节点的电源供电使用（由于RSSI节点上的电池供电模块不能正常工作）。

3.2实验思路

取两个节点，一个作为发送节点，一个作为接收节点，接收节点通过节点上的LCD模

块输出ED值。

在楼道中央放置一个节点（距地0米），发送功率设置为4dBm。然后以此为中心，做

一个25米X 3米的长方形，以1米为步长，在正方形的每个格点上，分别记录高度0米、1

米、2米处记录ED值。此步骤完毕后，将发送节点提高到1米处，重复实验，接收节点仍

要在0米、1米、2米高度测量。第三次要将发送节点提高到2米处。然后将发送功率提高

到比最大功率略小和降低到比最小功率略大，在此重复上述过程。

4实验步骤与结果记录及分析

4.1实验步骤

由于实验前节点的相关程序已烧制完成，故可以直接打开节点进行实验。由于时间及条件限制，实验并没有完全按照 3.2实验思路中的内容进行，而是进行了一定的简化。

（1）在楼道中央放置一个节点（距地0米），发送功率设置为4dBm

（2）以此为原点，做一个25米长的直线，以1米处为起点，1米为步长，在此直线上记录高度为0米的RSSI值。

（3）将发送节点提高到1米处，重复（2），接收节点的记录高度调整为1米。

（1）将发送节点提高到2米出，重复（2），接收节点的记录高度调整为2米。

（5）将发送结点与接收节点均靠墙重复（1）~（4）步骤

4.2结果记录

4.2.1在楼道中心线上测量