基于Zigbee技術(shù)的無(wú)線實(shí)時(shí)定位系統(tǒng)研究與設(shè)計(jì).pdf

1、全球衛(wèi)星定位服務(wù)已經(jīng)成為人們?nèi)粘Ｉ钪幸环N必不可少的通訊服務(wù)，但由于衛(wèi)星距離地面遙遠(yuǎn)，信號(hào)微弱，要穿透墻壁等障礙物非常困難，導(dǎo)致目前的定位服務(wù)基本無(wú)法覆蓋到室內(nèi)。而隨著生活水平的提高，人們對(duì)精確個(gè)人定位的需求越來(lái)越高，如救護(hù)人員需要確切知道傷員在哪層樓哪個(gè)房間；顧客希望在大型商場(chǎng)內(nèi)準(zhǔn)確找到商家甚至貨品的位置；礦工在井下通過(guò)定位系統(tǒng)進(jìn)行逃生和營(yíng)救等等。
　　本文的重點(diǎn)就是要實(shí)現(xiàn)一種實(shí)用的室內(nèi)定位系統(tǒng)，具備成本低、功耗小、定位精度高的

2、特點(diǎn)，同時(shí)要解決系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)時(shí)可能遇到的定位范圍擴(kuò)展、信號(hào)優(yōu)選、數(shù)據(jù)平滑等問(wèn)題，為廣域定位系統(tǒng)提供補(bǔ)充，實(shí)現(xiàn)無(wú)盲區(qū)定位。
　　本文的主要工作有三個(gè)部分：一、根據(jù)無(wú)線實(shí)時(shí)定位系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)原理，結(jié)合Zigbee無(wú)線通信技術(shù)的特點(diǎn)，分析定位算法的原理及工程設(shè)計(jì)；二、基于Zigbee技術(shù)的定位網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)；三、設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)一套小型Zigbee無(wú)線實(shí)時(shí)定位系統(tǒng)，并通過(guò)實(shí)際測(cè)試結(jié)果證明系統(tǒng)的可行性。
　　要實(shí)現(xiàn)無(wú)線定位，首先要找到一個(gè)與距離相

3、關(guān)的系統(tǒng)參數(shù)，在Zigbee系統(tǒng)中，就是接收信號(hào)強(qiáng)度，即RSSI。本文研究了基于RSSI的距離估算方法，并結(jié)合實(shí)踐，設(shè)計(jì)了RSSI的過(guò)濾算法，分析了算法常量的取值方法。而要構(gòu)建一套可實(shí)用的無(wú)線定位系統(tǒng)，除了基本的定位算法的實(shí)現(xiàn)外，還需要對(duì)定位的系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化，因此，本文還研究設(shè)計(jì)了在實(shí)際應(yīng)用中需要用到的一些優(yōu)化算法，包括為了提高計(jì)算精度而使用的信號(hào)優(yōu)選算法，為了擴(kuò)充定位范圍的定位擴(kuò)展算法，以及為了減少數(shù)據(jù)毛刺、增加定位準(zhǔn)確性的數(shù)據(jù)平滑算法

4、等。
　　在系統(tǒng)設(shè)計(jì)部分，主要研究了基于Zigbee技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的分類，并從這些拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中選擇了最適于定位網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。同時(shí)，還對(duì)定位網(wǎng)絡(luò)的整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行了架構(gòu)設(shè)計(jì)，包括架構(gòu)中的各組成部分的定義。
　　為了進(jìn)行最后的驗(yàn)證，本文使用TI的集成電路芯片CC2430/CC2431設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了一套小型的無(wú)線定位系統(tǒng)，可對(duì)測(cè)試節(jié)點(diǎn)的位置進(jìn)行計(jì)算，并結(jié)合終端工具實(shí)時(shí)顯示測(cè)試節(jié)點(diǎn)的位置。在應(yīng)用驗(yàn)證階段，正是使用這套系統(tǒng)進(jìn)行的驗(yàn)證測(cè)試，