基于Zigbee技術(shù)的無線實時定位系統(tǒng)研究與設計.pdf

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

2、特點，同時要解決系統(tǒng)實現(xiàn)時可能遇到的定位范圍擴展、信號優(yōu)選、數(shù)據(jù)平滑等問題，為廣域定位系統(tǒng)提供補充，實現(xiàn)無盲區(qū)定位。
　　本文的主要工作有三個部分：一、根據(jù)無線實時定位系統(tǒng)的實現(xiàn)原理，結(jié)合Zigbee無線通信技術(shù)的特點，分析定位算法的原理及工程設計；二、基于Zigbee技術(shù)的定位網(wǎng)絡的系統(tǒng)設計；三、設計并實現(xiàn)一套小型Zigbee無線實時定位系統(tǒng)，并通過實際測試結(jié)果證明系統(tǒng)的可行性。
　　要實現(xiàn)無線定位，首先要找到一個與距離相

3、關(guān)的系統(tǒng)參數(shù)，在Zigbee系統(tǒng)中，就是接收信號強度，即RSSI。本文研究了基于RSSI的距離估算方法，并結(jié)合實踐，設計了RSSI的過濾算法，分析了算法常量的取值方法。而要構(gòu)建一套可實用的無線定位系統(tǒng)，除了基本的定位算法的實現(xiàn)外，還需要對定位的系統(tǒng)進行優(yōu)化，因此，本文還研究設計了在實際應用中需要用到的一些優(yōu)化算法，包括為了提高計算精度而使用的信號優(yōu)選算法，為了擴充定位范圍的定位擴展算法，以及為了減少數(shù)據(jù)毛刺、增加定位準確性的數(shù)據(jù)平滑算法

4、等。
　　在系統(tǒng)設計部分，主要研究了基于Zigbee技術(shù)的網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)的分類，并從這些拓撲結(jié)構(gòu)中選擇了最適于定位網(wǎng)絡的拓撲結(jié)構(gòu)。同時，還對定位網(wǎng)絡的整個系統(tǒng)進行了架構(gòu)設計，包括架構(gòu)中的各組成部分的定義。
　　為了進行最后的驗證，本文使用TI的集成電路芯片CC2430/CC2431設計實現(xiàn)了一套小型的無線定位系統(tǒng)，可對測試節(jié)點的位置進行計算，并結(jié)合終端工具實時顯示測試節(jié)點的位置。在應用驗證階段，正是使用這套系統(tǒng)進行的驗證測試，