基于ZigBee的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)定位技術(shù)研究.pdf

1、近年來(lái)隨著無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)(Wireless Sensor Network，WSN)技術(shù)的快速發(fā)展，因其低成本、低功耗和易組網(wǎng)等優(yōu)點(diǎn)，因此得到了廣泛應(yīng)用。在無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中，傳感器節(jié)點(diǎn)大量分布在監(jiān)測(cè)環(huán)境中，并將采集到的數(shù)據(jù)信息上傳至上位機(jī)做進(jìn)一步的分析處理，而對(duì)于所采集的信息只有結(jié)合其位置坐標(biāo)才有意義，因此節(jié)點(diǎn)的位置信息就顯得非常重要。節(jié)點(diǎn)定位技術(shù)是無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵技術(shù)，對(duì)網(wǎng)絡(luò)信息的有效性和準(zhǔn)確性而言，它起到了至關(guān)重要的作用，如何在低

2、成本、低功耗的前提下，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)高精度的準(zhǔn)確定位，顯然已成為無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用中一個(gè)重要的課題，也是一個(gè)亟待解決的問(wèn)題。
　　本文對(duì)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)定位技術(shù)中的典型定位算法進(jìn)行了詳細(xì)分析，指出了存在的一些問(wèn)題。提出了改進(jìn)的定位算法，并進(jìn)行了仿真分析，同時(shí)利用ZigBee技術(shù)對(duì)定位系統(tǒng)進(jìn)行了軟硬件設(shè)計(jì)，并對(duì)該算法的定位效果進(jìn)行了測(cè)試驗(yàn)證。
　　首先，目前定位算法有很多，但是都存在一些問(wèn)題如硬件設(shè)施要求高、定位誤差較大、計(jì)算復(fù)雜、

3、通信開(kāi)銷(xiāo)大和擴(kuò)展性較差等。鑒于上述情況的現(xiàn)狀，在深入研究定位算法的基礎(chǔ)上提出了基于改進(jìn)Voronoi圖的定位算法，該定位算法分為參考節(jié)點(diǎn)選擇和區(qū)域定位兩個(gè)方面，在利用RSSI測(cè)距方法選擇參考節(jié)點(diǎn)的放置方式和最佳計(jì)算單元的基礎(chǔ)上，再采用加權(quán)Voronoi圖的方法修正因RSSI測(cè)距產(chǎn)生的誤差，然后計(jì)算出未知節(jié)點(diǎn)的估算位置。通過(guò)對(duì)算法的仿真分析，結(jié)果表明該定位算法有效降低了定位誤差，與其它定位算法相比有較大優(yōu)勢(shì)。
　　其次，針對(duì)提出的定

4、位算法設(shè)計(jì)了一個(gè)無(wú)線定位系統(tǒng)平臺(tái)，利用ZigBee技術(shù)的特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)搭建了節(jié)點(diǎn)硬件部分，采用CC2530芯片設(shè)計(jì)了定位節(jié)點(diǎn)模塊電路，同時(shí)也設(shè)計(jì)了節(jié)點(diǎn)電源模塊的電路。此外，利用IAR開(kāi)發(fā)環(huán)境和Z-Stack協(xié)議棧對(duì)CC2530節(jié)點(diǎn)進(jìn)行軟件編程完成了系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)，并對(duì)各節(jié)點(diǎn)的工作流程和節(jié)點(diǎn)間數(shù)據(jù)通信流程進(jìn)行了程序設(shè)計(jì)。
　　最后，設(shè)置了UART串行通信測(cè)試和節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)無(wú)線傳輸測(cè)試驗(yàn)證了節(jié)點(diǎn)間以及與上位機(jī)的通信正常，然后進(jìn)行了定位效果測(cè)試