无线传感器网络报告——RSSI的测量及其与距离的关系.doc

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] [学号] xxx xxxxxxxx xxx xxxxxxxx xxx xxxxxxxx xxx 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： 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 variance）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×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 （1）发送和接收高度均为0米时的ED值 距离（m） 1 2 3 4 5 信号强度（dBm） -43 -56 -65 -60 -68 距离（m） 6 7 8 9 10 信号强度（dBm） -68 -65 -73 -72 -73 距离（m） 1