【MATLAB代码演示】基于RSSI的WSN轨迹定位，每个点进行100次定位迭代，结果取的平均值|可自动通过距离自动选择若干个锚点

该代码实现了基于 RSSI（接收信号强度指示）的无线传感器网络（WSN）定位算法，模拟三维移动节点的定位过程。通过选择多个锚点并进行多次定位估计，最终计算出目标位置的平均值。

定位结果

轨迹图：

误差曲线：

整体定位误差和最后一个点的坐标输出：

程序运行界面：

代码讲解

代码概述

该代码实现了基于 RSSI（接收信号强度指示）的无线传感器网络（WSN）定位算法，模拟三维移动节点的定位过程。通过选择多个锚点并进行多次定位估计，最终计算出目标位置的平均值。

具体步骤

1. 初始化环境：

   clc; clear; close all;
   

   清除命令行、变量和关闭所有图形窗口。

2. 设置参数：

   numAnchors = 10; % 锚点数量
   numSelected = 5; % 每次选择的锚点数量
   anchorPositions = rand(numAnchors, 3) * 100; % 随机生成锚点位置 (x, y)
   

   • 定义锚点的数量和每次选择的锚点数量。
   • 随机生成锚点在三维空间中的位置，范围为 0 到 100。

3. 真实目标位置：

   trueTargetPositions = [
       10+[1:50];
       10+[2:51];
       60+80*cosd([3:52])]'; % 真实目标位置
   

   设定多个真实目标的位置，生成一个包含 50 个点的目标位置数组。

4. 定位过程：
   使用一个循环遍历每个真实目标位置：

   for i1 = 1:size(trueTargetPositions,1)
       trueTargetPosition = trueTargetPositions(i1,:);
       ...
   

   • 在每次迭代中，计算与目标位置的距离并生成模拟的 RSSI 值。

5. RSSI 计算模型：

   rssi = -20 * log10(selectedDistances/d0) - 10 * log10(f) + 20 * log10(4 * pi / 3e8) + rssi_err*randn(numSelected,1);
   

   根据选定锚点与目标的距离计算对应的 RSSI 值。公式基于路径损耗模型，加入了测量误差。

6. 目标位置估计：

   d = 10 .^ ((-rssi - 10 * log10(f) + 20 * log10(4 * pi / 3e8))/20) * d0;
   [estimatedPosition] = position_3dim(d,selectedAnchors);
   

   • 从 RSSI 值反推出距离，并调用自定义函数 position_3dim 进行三维位置估计。

7. 计算平均估计位置：
   在每次迭代后，计算 100 次定位估计的平均值：

   averageEstimatedPosition = mean(estimatedPositions, 1);
   

8. 结果输出：
   使用 fprintf 输出最后一个点的真实位置和估计位置：

   fprintf('真实目标位置: (%.2f, %.2f, %.2f)\n', trueTargetPosition(1), trueTargetPosition(2), trueTargetPosition(3));
   fprintf('估计目标位置: (%.2f, %.2f, %.2f)\n', averageEstimatedPosition(1), averageEstimatedPosition(2), averageEstimatedPosition(3));
   

9. 绘图：

   figure;
   hold on
   plot3(anchorPositions(:,1),anchorPositions(:,2),anchorPositions(:,3),'*','DisplayName','锚点');
   plot3(trueTargetPositions(:,1), trueTargetPositions(:,2), trueTargetPositions(:,3),'o','DisplayName','真实目标位置');
   plot3(averageEstimatedPositions(:,1), averageEstimatedPositions(:,2), averageEstimatedPositions(:,3),'.','DisplayName','估计目标位置');
   

   通过三维散点图展示锚点、真实目标位置和估计目标位置。

定位函数 position_3dim

该函数实现了基于距离的三维位置估计。使用最小二乘法来计算目标位置：

function [p_out] = position_3dim(R_calcu, baseP)
    ...
    X = (pinv(H)*a); % 伪逆求法
    p_out = X';
end

• 该函数接收计算出的距离和选定的基准锚点位置，构建线性方程并解出目标位置。

总结

这段代码通过模拟 RSSI 测量，结合随机选择的锚点进行多次定位，最终计算出目标位置的平均值。整个过程展示了无线传感器网络中定位算法的实现，涉及信号处理、随机选择、位置估计等多个方面的内容。

如有代码定制、答疑等需求，欢迎交流