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1、基于Tiny OS无线传感器网络定位系统的研究与实现卢化昌刘新华姓名：指导教师：Contents课题研究目的与意义1TinyOS定位系统设计 2TinyOS定位系统实现 3实验结果与分析 4课题研究目的意义(1)为什么要进行定位研究？结论：没有位置信息的监测通常是毫无意义的Tiny OS定位系统设计 UC Berkeley开发的开放源代码操作系统 专为嵌入式无线传感网络设计 基于构件（component-based）的架构 操作系统、库、服务程序用nesC预言编写减小了受传感网络存储器限制的代码长度；良好的电源管理源于事件驱动执行模型，允许时序安排具有灵活性；Tiny OS已被应用于多个平台及

2、感应板中。1、Tiny OS简介Tiny OSnesC语言把组件化/模块化的思想和基于之间驱动的执行模型结合了起来，并通过组织、命名和连接组件形成一个嵌入式网络系统，能很好的支持Tiny OS的并发运行模式。应用开发方便提高应用执行的可靠性Tiny OS定位系统设计（1） 接收信号强度(Received Signal Strength Indication, RSSI)：通过接收到的信号强弱判定信号点与接收点的距离 实现Tiny OS系统的定位功能过程：获取节点间的距离信息，通过相应的算法实现对盲节点的定位 精度不高，价格低廉，仍然广泛使用测距方法GPS红外线超声波RSSI额外硬件需要需要需要

3、不需要硬件成本高低高硬件尺寸平均平均大平均误差10m5m10cm1-3m四种测距方法比较1、基于RSSI的无线传感器网络测距Tiny OS定位系统设计（2）2、RSSI测距原理 RSSI与距离关系拟合曲线图信号发射功率和接收功率的关系： PR表示无线信号接收功率 PT表示无线信号的发射功率 r是收发节点的距离 n为传播因子，数值大小取决于无线信号传播环境。Tiny OS定位系统设计（3）3、定位算法三边定位算法 盲节点A、B、C点为信标节点 通过RSSI测距得d1、d2、d3 以信标节点到盲节点的距离为半径画圆 得盲节点坐标Tiny OS定位系统总体结构向四周所有节点以广播的形式发送空数据包接

4、收数据包并计算出RSSI值，转发给汇聚节点各个节点的RSSI值通过串口发送给上位机分析处理，计算盲节点位置1、硬件节点节点名称节点名称处理器处理器无线芯片无线芯片电池类型电池类型发布日期发布日期ReneeATmega163TF1000AA1999MicaATmega128LTF1000AA2001Mica2/Mica2DotATmega128LCC2420AA/Lithium2002MicaZATmega128LCC2420AA2003TelosMSP430F149CC2420AA2004TelosBMSP430F1611CC2420AA2004ZabranetMSP430F1499Xstre

5、amBatteries2004 无线传感器网络节点主要完成对广播信息的发送以及RSSI信息的打包处理及回传等功能，TI公司推出的MSP430系列超低功耗16为精简指令集混合信号处理器，功能齐全，接口丰富，集成度高，非常适合无线传感器网络节点的应用需求。TelosB节点Tiny OS定位系统实现Tiny OS定位系统实现2、节点软件实现盲节点盲节点：需要定位的节点，功能向周边以广播的形式发送无线信号空包供信标节点接收。四组接口：Boot，SendTimer，RssiMsgSend，RadioControl。五项事件：启动无线模块、启动无线模块成功、关闭无线模块、到达定时时间、发送完成。Tiny

6、OS定位系统实现2、节点软件实现信标节点功能：接收盲节点广播的无线信号，转化为RSSI数据，并打包发送给汇聚节点。定义CC2420Packet接口提供的函数getRssi(msg);定义指向payload的指针，将getRssi( )赋值Send( )发送至汇聚节点Tiny OS定位系统实现2、节点软件实现汇聚节点功能：接收由信标节点发送的带有RSSI值的数据包，并通过串口将其发送给上位机端。调用SerialControl接口与串口发送事件将信标节点链路层源地址赋值给src，判断节点编号通过UartSent, Send( )发送至上位机Tiny OS定位系统实现3、上位机软件实现TinyOS上

7、位机终端软件使用Windows平台下的QT SDK进行程序的开发，主要完成对汇聚节点发来的RSSI数据进行接收并进行均值处理将RSSI值转化为距离然后利用三边定位算法实现对盲节点的定位。Tiny OS定位系统实现3、上位机软件实现节点信息：显示A,B,C三边距离，并显示盲节点坐标串口信息查看界面坐标界面，大小20*20m，将得到的盲节点信息通过坐标图直观显示串口配置界面，设置波特率，端口号，打开串口，发送数据实验结果分析Communal Voice1、测试地点：理工大学鉴主广场2、测试环境：室外环境，温度范围20-30摄氏度。3、测试平台：自行设计的MSP430+CC2420传感器节点4、测试目的：验证本文基于Tiny OS无线传感器网络定位系统1、将盲节点与信标节点分开1m距离2、逐步拉大信标节点与盲节点的距离，每次拉开1米，直到20米的距离，记录每一组数据3、取A=-46，n=3，绘制RSSI值与距离之间的关系曲线，如左图所示。RSSI与距离曲线关系图一、一、RSSI测距实验测距实验实验结果分析二、定位实验二、定位实验1、将信标节点放置为间隔20m等边三角形2、将上位机与汇聚节点连接，上电。3、不断移动盲节点来观测上位机终端中坐标