李新春　蘭　根

(遼寧工程技術(shù)大學(xué)電子與信息工程學(xué)院　遼寧 葫蘆島 125105)

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基于定向天線信號(hào)強(qiáng)差的定位方法

李新春蘭根

(遼寧工程技術(shù)大學(xué)電子與信息工程學(xué)院遼寧 葫蘆島 125105)

針對(duì)基于定向天線定位方法的定位實(shí)時(shí)性和定位精度問題，提出一種基于定向天線信號(hào)強(qiáng)差(LRD)的室內(nèi)無線定位方法。利用帶有兩個(gè)相互垂直定向天線的節(jié)點(diǎn)作為參考節(jié)點(diǎn)，定向天線在所覆蓋區(qū)域距離不變時(shí)角度變量與信號(hào)強(qiáng)度近似滿足拋物函數(shù)關(guān)系。而目標(biāo)節(jié)點(diǎn)所獲得的兩參考定向信號(hào)強(qiáng)度差值，距離不變時(shí)角度變量與信號(hào)強(qiáng)差近似滿足線性關(guān)系。目標(biāo)節(jié)點(diǎn)通過兩種函數(shù)關(guān)系實(shí)現(xiàn)自身定位，并且提出最大密度(LD)的方法對(duì)定位結(jié)果進(jìn)行改進(jìn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該方法不僅能快速對(duì)目標(biāo)進(jìn)行定位而且具有較高的定位精度。

定向天線信號(hào)強(qiáng)度差定位最大密度

0　引　言

節(jié)點(diǎn)定位是無線傳感器網(wǎng)絡(luò)(WSN)的關(guān)鍵核心支撐技術(shù)之一[1]。未知節(jié)點(diǎn)通過與少量已知位置信息的參考節(jié)點(diǎn)進(jìn)行通信從而估算自身的位置。近年來，WSN定位方法研究也取得了大量研究成果。

目前，無線傳感網(wǎng)絡(luò)的定位技術(shù)主要有測(cè)距和非測(cè)距兩類定位[2]。基于非測(cè)距的定位算法包括質(zhì)心算法、DV-Hop算法、指紋算法等[3]，這些算法無需額外硬件支持?；跍y(cè)距的定位算法主要有到達(dá)時(shí)間(TOA)、接收信號(hào)強(qiáng)度(RSSI)和到達(dá)角度(AOA)等。在現(xiàn)今大部分無線傳感網(wǎng)絡(luò)定位方法研究中所使用的傳感器節(jié)點(diǎn)和參考節(jié)點(diǎn)均采用普通全向天線[4-8]，但基于定向天線的定位研究不多[9-13]。定向天線能有效避免多徑效應(yīng)的干擾，有助于提高定位精度。如董振中等[9]提出了一種基于定向天線無需測(cè)距的分布式定位算法，未知節(jié)點(diǎn)利用定向天線確定鄰居節(jié)點(diǎn)之間的相對(duì)位置，在算法仿真中取得了較好的定位精度；Chia[10]研究了利用4個(gè)配備定向天線的參考節(jié)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了無需測(cè)距的定位方法，降低了特定范圍內(nèi)傳感器的硬件要求，并減少了參考節(jié)點(diǎn)傳輸范圍內(nèi)和感測(cè)環(huán)境中存在的障礙變化影響，但定位耗時(shí)長。值得一提的是，RAL[14]和EDOA[15]這兩種定位方法以及文獻(xiàn)[16]中的定位方法，都是利用定向天線的信號(hào)強(qiáng)度分布特性來確定信號(hào)到達(dá)的方向信息。根據(jù)天線的旋轉(zhuǎn)來獲得信號(hào)的最大強(qiáng)度值，出現(xiàn)最大值的同時(shí)也就估算出節(jié)點(diǎn)相對(duì)于參考節(jié)點(diǎn)所處的位置方向。三種方法原理簡單，無需測(cè)距，定位效果也好。但RAL方法和文獻(xiàn)[16]中的方法均需要時(shí)間旋轉(zhuǎn)定向天線，而EDOA方法也需要耗時(shí)旋轉(zhuǎn)反射拋物面，都只是針對(duì)靜態(tài)的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，不能對(duì)網(wǎng)絡(luò)中的動(dòng)態(tài)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行實(shí)時(shí)定位。

為解決以上基于定向天線定位系統(tǒng)的定位實(shí)時(shí)性問題，本文將指紋算法與定向天線相結(jié)合，提出一種基于定向天線信號(hào)強(qiáng)差的定位方法(LRD)。通過比較捕獲安裝在同一參考節(jié)點(diǎn)上的兩相互垂直定向天線的信號(hào)強(qiáng)度，可以在極短的時(shí)間內(nèi)確定自身相對(duì)于參考節(jié)點(diǎn)的方位。由已知的參考節(jié)點(diǎn)位置和所確定的方位信息就可以快速和準(zhǔn)確地對(duì)待測(cè)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行定位估算。

1　信號(hào)強(qiáng)差算法描述

1.1算法原理

如圖1所示，信號(hào)發(fā)出節(jié)點(diǎn)為參考節(jié)點(diǎn)，遠(yuǎn)端黑色節(jié)點(diǎn)為待測(cè)節(jié)點(diǎn)。本文參考節(jié)點(diǎn)由兩個(gè)普通節(jié)點(diǎn)組成，每個(gè)節(jié)點(diǎn)裝有一塊相同型號(hào)的定向天線，且參考節(jié)點(diǎn)上的兩塊定向天線相互垂直(構(gòu)成垂直天線和水平天線)。定義待測(cè)節(jié)點(diǎn)到參考節(jié)點(diǎn)之間的連線與參考節(jié)點(diǎn)的定向天線軸線夾角為方位角，如果待測(cè)節(jié)點(diǎn)與水平定向天線的方位角大小是α，那么與垂直定向天線的方位角就是90°-α。

圖1　目標(biāo)節(jié)點(diǎn)與參考節(jié)點(diǎn)兩垂直天線的方向夾角

定向天線在水平方向圖上表現(xiàn)為一定角度范圍的電磁輻射(類似倒立不完整的圓錐)，也就是所說的方向性。其主要參數(shù)為波束角，波束角是天線發(fā)射波束的張角[17]，即以定向天線中軸線的延長線為軸線，由此向外至能量減少一半時(shí)的角度。顯然，與天線中軸線夾角越小，接收信號(hào)強(qiáng)度越強(qiáng)；反之，與中軸線夾角越大，信號(hào)強(qiáng)度越弱。從理論上說，定向天線的電磁輻射范圍內(nèi)的信號(hào)強(qiáng)度大小變化規(guī)律是由天線的中軸線向兩邊遠(yuǎn)離中軸線的方向呈遞減分布，而且由于定向線的結(jié)構(gòu)對(duì)稱性可知，在無明顯障礙物的情況下，天線軸線兩邊的信號(hào)強(qiáng)度分布是接近對(duì)稱的。

如圖2所示，對(duì)單個(gè)、可旋轉(zhuǎn)的定向天線信號(hào)強(qiáng)度分布規(guī)律進(jìn)行測(cè)試(測(cè)試環(huán)境是室內(nèi)籃球場(chǎng))。定向天線軸線方向和坐標(biāo)系橫軸正方向一致，在距天線分別為1、5、10 m的位置擺放測(cè)量節(jié)點(diǎn)；定向天線從0°逆時(shí)針每旋轉(zhuǎn)一度，測(cè)量點(diǎn)觀測(cè)接收信號(hào)的強(qiáng)度值，直到旋轉(zhuǎn)90°，得到0°到90°的測(cè)量值。同樣地，從0°順時(shí)針旋轉(zhuǎn)90°得到-90°度到0°的觀測(cè)值。考慮到實(shí)際的信號(hào)采集復(fù)雜程度，在滿足定位需求的同時(shí)，我們也可以將測(cè)量的間隔設(shè)為2°，使工作量減半。

圖2　信號(hào)采集圖

信號(hào)強(qiáng)度值隨方位角度的變化分布如圖3所示，圖中每個(gè)角度的信號(hào)強(qiáng)度數(shù)據(jù)都是10次測(cè)量值的平均值。由圖3可見，定向天線的中軸線方向測(cè)得的信號(hào)強(qiáng)度達(dá)到最大；距離不變時(shí)信號(hào)強(qiáng)度的大小隨著與中軸線夾角的增大而遞減，呈曲線分布，分布曲線以定向天線中軸線為軸兩邊近似對(duì)稱分布。通過回歸分析，當(dāng)待測(cè)節(jié)點(diǎn)與參考節(jié)點(diǎn)的距離一定時(shí)，接收的信號(hào)強(qiáng)度值與方位角可以近似二次拋物函數(shù)關(guān)系。

圖3　距離不變時(shí)定向天線的信號(hào)強(qiáng)度分布

其次，如圖1所示，系統(tǒng)中的參考節(jié)點(diǎn)配有兩個(gè)相互垂直定向天線。由于參考節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)的特殊性，待測(cè)節(jié)點(diǎn)所接收的水平天線與垂直天線的信強(qiáng)差值在0°～45°與45°～90°范圍內(nèi)近似以點(diǎn)(0,45°)為對(duì)稱中心對(duì)稱分布，如圖4所示。通過線性分析，信強(qiáng)差值與方位角近似滿足線性關(guān)系。

圖4　距離不變時(shí)接收信號(hào)強(qiáng)度差值分布

根據(jù)定向天線所特有的信號(hào)強(qiáng)度分布規(guī)律，可以將距天線一定距離，方位角度范圍在0°到90°內(nèi)所接收的信號(hào)強(qiáng)度變化擬合成二次拋物函數(shù)。同時(shí)距離一定時(shí)可將待測(cè)節(jié)點(diǎn)所捕獲的參考節(jié)點(diǎn)的兩定向天線的信號(hào)強(qiáng)度差值與角度擬合成線性函數(shù)。根據(jù)信號(hào)強(qiáng)度的二次拋物函數(shù)和差值線性函數(shù)，就可以由待測(cè)節(jié)點(diǎn)接收兩個(gè)參考節(jié)點(diǎn)(已知坐標(biāo))的信號(hào)強(qiáng)度數(shù)值來快速地對(duì)自身進(jìn)行定位。

1.2定位過程

介紹完算法基本原理，下面講述定位的過程，包括離線建庫階段和在線定位階段。

1.2.1離線建庫

本文將指紋定位與定向天線相結(jié)合，如同指紋定位算法一樣，定位進(jìn)行之前需要生成內(nèi)容為函數(shù)的指紋庫。在定位之前需要采集一定量的數(shù)據(jù)，分析所得數(shù)據(jù)生成對(duì)應(yīng)的函數(shù)關(guān)系。所有的函數(shù)關(guān)系組成函數(shù)庫，函數(shù)庫生成后下載到每個(gè)待測(cè)節(jié)點(diǎn)，完成離線建庫。為保證函數(shù)庫的準(zhǔn)確性，系統(tǒng)環(huán)境變換后需重新對(duì)函數(shù)庫進(jìn)行更新。

以下是具體的離線建庫步驟：

(1) 采集信號(hào)強(qiáng)度值：如圖2所示，參考節(jié)點(diǎn)上裝有一個(gè)可旋轉(zhuǎn)的定向天線，從x軸正方向逆時(shí)針向y軸旋轉(zhuǎn)，每旋轉(zhuǎn)一度同時(shí)向測(cè)量節(jié)點(diǎn)發(fā)送帶有旋轉(zhuǎn)方位角α的信號(hào)。接收節(jié)點(diǎn)放置在x軸正向距定向天線距離d,2d,…,Md處接收參考節(jié)點(diǎn)的信號(hào)，一個(gè)點(diǎn)采集多次數(shù)據(jù)，這里定義d=1m，M=10。接收到的信號(hào)強(qiáng)度值被平均后用Gkd(α)表示，其中k=1,2,…,M；α=0°,1°，…,90°。

(2) 進(jìn)行二次回歸：對(duì)于每個(gè)距離kd的Gkd(α)，進(jìn)行二次回歸分析，將信號(hào)強(qiáng)度值隨方位角α的變化近似地?cái)M合成二次拋物函數(shù)Gkd(α)。

(3) 計(jì)算信號(hào)強(qiáng)度差值：對(duì)于每個(gè)距離kd，定義信號(hào)強(qiáng)度差：Dkd(α)=Gkd(α)-Gkd(90-α)。Dkd(α)值就是在方位角為α、距離為kd時(shí)，參考節(jié)點(diǎn)的水平天線和垂直天線在接收節(jié)點(diǎn)處的信強(qiáng)差。

(4) 進(jìn)行線性回歸：對(duì)于每個(gè)kd，通過線性回歸分析，將信強(qiáng)差Dkd(α)隨方位角α變化擬合成線性函數(shù)Lkd(α)。

(5) 存儲(chǔ)函數(shù)：將所生成的二次拋物和線性擬合函數(shù)下載到待測(cè)節(jié)點(diǎn)，離線建庫完成。

1.2.2在線定位

建庫完成后，下一步進(jìn)入在線定位階段。本文定位原理如圖5所示，參考節(jié)點(diǎn)信號(hào)覆蓋的范圍區(qū)域內(nèi)隨機(jī)分布著一定數(shù)量的待測(cè)節(jié)點(diǎn)，待測(cè)節(jié)點(diǎn)接收到參考節(jié)點(diǎn)信號(hào)后，利用離線階段生成的函數(shù)庫求取待測(cè)節(jié)點(diǎn)相對(duì)參考節(jié)點(diǎn)的方位角α和φ。根據(jù)已知參考節(jié)點(diǎn)B1與B2的坐標(biāo)位置，就可以直接求出節(jié)點(diǎn)自身在網(wǎng)絡(luò)中的坐標(biāo)位置，實(shí)現(xiàn)定位。

圖5　系統(tǒng)定位原理圖

考慮到離線建庫階段是測(cè)量單點(diǎn)參考信號(hào)而生成的函數(shù)庫，當(dāng)進(jìn)入在線定位階段時(shí)是同時(shí)測(cè)量四個(gè)定向天線的信號(hào)。當(dāng)多個(gè)定向信號(hào)同步發(fā)射時(shí)，測(cè)量值可能是多個(gè)天線信號(hào)的疊加，與真實(shí)信號(hào)強(qiáng)度偏離而不再適應(yīng)離線階段生成的函數(shù)模型，這樣會(huì)增大定位誤差。所以，在在線定位階段盡量保證四個(gè)定向信號(hào)處于信號(hào)的非同步發(fā)射狀態(tài)，避免信號(hào)強(qiáng)度的疊加，與單點(diǎn)信號(hào)采集分析模型相匹配。

以下是定位步驟：

(1) 接收參考節(jié)點(diǎn)信號(hào)：首先待測(cè)節(jié)點(diǎn)必須采集到參考節(jié)點(diǎn)B1所發(fā)出的水平信號(hào)強(qiáng)度R1v和垂直信號(hào)強(qiáng)度R1h，以及參考節(jié)點(diǎn)B2發(fā)出的R2h和R2v。

(2) 估算距離：對(duì)于每一個(gè)距離kd(k=1,2,…,M)，都存在待測(cè)節(jié)點(diǎn)與參考節(jié)點(diǎn)B1的水平天線和垂直天線形成的兩個(gè)方位角αkd和βkd。求Qkd(·)的反函數(shù)Qkd-1(·),則水平天線方位角αkd=Qkd-1(R1h)，與垂直天線方位夾角βkd=Qkd-1(R1v)(αkd,βkd∈[0°,90°])。由圖1可知，αkd與βkd滿足關(guān)系: αkd+βkd=90°。所以可以將信號(hào)值R1h和R1v代入不同kd的函數(shù)關(guān)系式使得上一關(guān)系式最接近成立，來估算出待測(cè)節(jié)點(diǎn)與B1的距離，將所得距離設(shè)為kd1。與B1一樣，待測(cè)節(jié)點(diǎn)與B2所對(duì)應(yīng)的距離為kd2。

(3) 估算方位角：由上一步所求的距離kd1，推算出線性函數(shù)Lkd1(·)，Lkd1(·)取反函數(shù)得到Lkd1-1(.)，所以αkd1=Lkd1-1(R1h-R1v)。同樣由所求的kd2可知φkd2=Lkd2-1(R2h-R2v)。

(4) 定位計(jì)算：求得待測(cè)節(jié)點(diǎn)與參考節(jié)點(diǎn)B1、B2水平定向天線的夾角分別為αkd1和φkd2后，已知B1(0,0),B2(D,0),就可以計(jì)算待測(cè)節(jié)點(diǎn)的位置坐標(biāo)，定位坐標(biāo)如下：

(1)

其中D是B1與B2之間的距離。在這說明一下，也可以用所求的kd1和kd2來求解節(jié)點(diǎn)的位置。但是計(jì)算比較發(fā)現(xiàn)，用方位角αkd1和φkd2的計(jì)算結(jié)果的精確度更高，這也就是為什么用的是角度計(jì)算而不是距離。

2　實(shí)驗(yàn)結(jié)果

2.1實(shí)驗(yàn)設(shè)備介紹

在硬件方面，本文定位選用的節(jié)點(diǎn)設(shè)備是Moteiv BAT mote節(jié)點(diǎn)，帶有8 MHz Texas Instruments MSP430微處理器(10 k RAM,48 k Flash)和傳輸速率250 kbps，頻率為2.4 GHz的ChipconCC2420無線收發(fā)器，內(nèi)置全向天線，最大傳輸室內(nèi)范圍50 m，室外125 m。在軟件方面采用一種開源的嵌入式操作系統(tǒng)——TinyOS作為平臺(tái)并且用nesC編程語言來實(shí)現(xiàn)。

實(shí)驗(yàn)過程中用于信號(hào)強(qiáng)度的采集與分析的可旋轉(zhuǎn)參考節(jié)點(diǎn)裝有一塊Maxim AP-12平板天線，并且可以在步進(jìn)電機(jī)的作用下實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)。計(jì)算機(jī)可以同時(shí)控制電機(jī)和節(jié)點(diǎn)，這樣由傳感節(jié)點(diǎn)、步進(jìn)電機(jī)、定向天線和計(jì)算機(jī)共同構(gòu)建了信號(hào)采集實(shí)驗(yàn)的參考節(jié)點(diǎn)。定位實(shí)驗(yàn)中用于定位的參考節(jié)點(diǎn)裝有兩塊相互垂直的Maxim AP-12平板天線，平板天線的水平與垂直的波束寬度分別為65°和28°。

考慮實(shí)驗(yàn)場(chǎng)地的便利性，選擇了在10 m×10 m的室內(nèi)的籃球場(chǎng)區(qū)域進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。如圖6所示，兩個(gè)參考節(jié)點(diǎn)分別放置在方形區(qū)域的底端直角位置，在定位區(qū)域部分網(wǎng)格交點(diǎn)處設(shè)置了25個(gè)測(cè)量點(diǎn)，定位點(diǎn)的編號(hào)是呈漩渦分布(考慮到定位誤差大小的分布)。因?yàn)閳D中測(cè)量點(diǎn)離參考節(jié)點(diǎn)的距離最大為12.73 m，所以在信號(hào)強(qiáng)度采集的時(shí)候M值設(shè)置為13，即需要在距離參考節(jié)點(diǎn)1,2，…，13 m的位置對(duì)信號(hào)強(qiáng)度進(jìn)行采集和分析。為了節(jié)省時(shí)間，考慮到4塊定向天線的型號(hào)一樣，對(duì)天線信號(hào)強(qiáng)度的采集和分析只進(jìn)行了一次。

圖6　實(shí)驗(yàn)區(qū)域平面圖

2.2實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

在距離參考節(jié)點(diǎn)不同距離時(shí)，所生成的二次拋物擬合函數(shù)(Q)和線性擬合函數(shù)(L)的決定系數(shù)R2的大小變化如圖7所示。從圖中可以看出決定系數(shù)值一直在0.96以上，也就是說擬合的函數(shù)關(guān)系非常適合表示所測(cè)量的信號(hào)強(qiáng)度值和信強(qiáng)差值隨方位角度的變化關(guān)系，這是本文定位方法得以實(shí)踐的前提。

圖7　二次拋物Q和線性L擬合函數(shù)在不同距離的決定系數(shù)R2分布

對(duì)實(shí)驗(yàn)區(qū)域的25個(gè)測(cè)量點(diǎn)進(jìn)行定位，設(shè)置參考節(jié)點(diǎn)每秒鐘向覆蓋的區(qū)域發(fā)送十次信號(hào)，待測(cè)節(jié)點(diǎn)可以在每秒鐘內(nèi)對(duì)自身定位10次，取10次結(jié)果的均值作為最終的定位結(jié)果。定位計(jì)算的位置與實(shí)際位置的誤差累計(jì)分布見圖8所示。

圖8　定位累積誤差分布

圖9是25個(gè)定位點(diǎn)的定位誤差(歐氏距離)大小分布。根據(jù)圖6定位點(diǎn)的分布規(guī)律，分布在定位區(qū)域靠近中間部分的定位點(diǎn)的誤差值比靠近邊緣的定位點(diǎn)的誤差值更小。這一現(xiàn)象從圖3可以得到解釋，因?yàn)樵诳拷?5°位置的函數(shù)線性程度比較好，與擬合的函數(shù)(L)更近似，而使得定位誤差偏小。最后，由圖9中的定位實(shí)驗(yàn)誤差計(jì)算得到平均定位誤差為121 cm。

圖9　25個(gè)定位點(diǎn)的定位誤差大小分布

3　定位誤差改進(jìn)

考慮定位過程中會(huì)出現(xiàn)個(gè)別定位結(jié)果與整體定位結(jié)果偏差比較大，本文提出了一種最大密度(LD)的方法來降低定位誤差。假設(shè)P是待測(cè)點(diǎn)估算的定位結(jié)果集合，如果從結(jié)果集合P中移除某些結(jié)果后存在子集P′?P，使P′達(dá)到最大密度，那么將P′替換P。密度ρ定義如下：

(2)

其中N是集合的基數(shù)，Dia是集合內(nèi)所有定位結(jié)果圍成區(qū)域的最大直徑距離，可以通過求解兩個(gè)位置之間的距離求得。以下就是集合最大密度確定的步驟：

(1) 如果|P|<3，就返回P；

(2) 通過計(jì)算出集合中某位置與其他位置之間距離的總和，將距離總和最大的元素移出集合得到集合P′，計(jì)算P′的密度ρ′；

(3) 如果ρ>ρ′,返回集合P；ρ<ρ′，令P=P′后接著進(jìn)行(1)。

用LD方法對(duì)使用LRD方法所取得的定位結(jié)果進(jìn)行處理。經(jīng)計(jì)算后，加入LD之后平均定位誤差從121 cm下降到了85 cm，定位性能提升了29%。定位誤差的累計(jì)分布函數(shù)如圖10所示，對(duì)比兩條曲線可以看到定位性能有明顯改善。

圖10　改進(jìn)后的定位累積誤差分布

同時(shí)，表1還比較了兩種本文所提及的無線定位方法及定位效果。從表中可以看出本文方法不僅有較高的定位精度，而且保證了定位的實(shí)時(shí)性，定位性能有明顯的改善。

表1　幾種定向定位方法的定位效果比較

4　結(jié)　語

本文在定向天線的定位領(lǐng)域內(nèi)提出了一種基于信號(hào)強(qiáng)差的快速定位方法。在保證較高定位精度的同時(shí)克服了旋轉(zhuǎn)定向天線定位系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性問題，并且在10 m×10 m的室內(nèi)環(huán)境中進(jìn)行了實(shí)際的定位實(shí)驗(yàn)，定位實(shí)驗(yàn)結(jié)果計(jì)算所得到的平均定位誤差為121 cm。除此之外，本文還提出了最大密度的方法對(duì)定位后的結(jié)果數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，使平均誤差值降到85cm。下一步工作將利用本文定位方法進(jìn)行更大面積范圍的定位實(shí)驗(yàn)，還將更換不同型號(hào)的定向天線在比較中提高定位的精度。

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LOCALISATION BASED ON RSSI DIFFERENCE OF DIRECTIONAL ANTENNAS

Li XinchunLan Gen

(SchoolofElectronicsandInformationEngineering,LiaoningTechnicalUniversity,Huludao125105,Liaoning,China)

To solve the problems of directional antenna-based localisation method in real-time performance and accuracy, we propose an indoor localisation scheme which is based on RSSI differences of directional antennas, namely LRD. It uses the node with two directional antennas perpendicular to each other as the reference node, the angle variable of a directional antenna and the RSSI value can be fitted approximately into a parabola function when the regional distance covered by the antenna is unchanged. And for the difference of the RSSI values of two reference directional antennas captured by the target node, when the distance is unchanged the angle variable and the difference can be fitted approximately into a linear function. A target node can locate itself with the help of two kinds of functions. We also propose a method named largest density (LD) to improve the results of localisation. Experimental results show that this method can quickly locate the target and has higher localisation accuracy.

Directional antennaRSSI differenceLocalisationLargest density

2015-03-11。李新春，高工，主研領(lǐng)域：無線傳感網(wǎng)絡(luò)，嵌入式系統(tǒng)。蘭根，碩士生。

TP393

A

10.3969/j.issn.1000-386x.2016.08.037