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

1、近年來隨著無線傳感器網(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。在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中，傳感器節(jié)點(diǎn)大量分布在監(jiān)測環(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)是無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵技術(shù)，對網(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)一步實現(xiàn)高精度的準(zhǔn)確定位，顯然已成為無線傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用中一個重要的課題，也是一個亟待解決的問題。
　　本文對無線傳感器網(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題。提出了改進(jìn)的定位算法，并進(jìn)行了仿真分析，同時利用ZigBee技術(shù)對定位系統(tǒng)進(jìn)行了軟硬件設(shè)計，并對該算法的定位效果進(jìn)行了測試驗證。
　　首先，目前定位算法有很多，但是都存在一些問題如硬件設(shè)施要求高、定位誤差較大、計算復(fù)雜、

3、通信開銷大和擴(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)域定位兩個方面，在利用RSSI測距方法選擇參考節(jié)點(diǎn)的放置方式和最佳計算單元的基礎(chǔ)上，再采用加權(quán)Voronoi圖的方法修正因RSSI測距產(chǎn)生的誤差，然后計算出未知節(jié)點(diǎn)的估算位置。通過對算法的仿真分析，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。
　　其次，針對提出的定

4、位算法設(shè)計了一個無線定位系統(tǒng)平臺，利用ZigBee技術(shù)的特點(diǎn)和優(yōu)勢搭建了節(jié)點(diǎn)硬件部分，采用CC2530芯片設(shè)計了定位節(jié)點(diǎn)模塊電路，同時也設(shè)計了節(jié)點(diǎn)電源模塊的電路。此外，利用IAR開發(fā)環(huán)境和Z-Stack協(xié)議棧對CC2530節(jié)點(diǎn)進(jìn)行軟件編程完成了系統(tǒng)的軟件設(shè)計，并對各節(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。
　　最后，設(shè)置了UART串行通信測試和節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)無線傳輸測試驗證了節(jié)點(diǎn)間以及與上位機(jī)的通信正常，然后進(jìn)行了定位效果測試