一種基于RSSI室內(nèi)定位系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及其在精神病院的應(yīng)用.pdf

1、隨著無線通信技術(shù)飛速發(fā)展，定位技術(shù)越發(fā)得到人們關(guān)注。但在實(shí)際應(yīng)用中，復(fù)雜的信道環(huán)境、較大的測量誤差以及一定程度的信號衰減，傳統(tǒng)全球定位系統(tǒng)（GPS）并不適用。如何在復(fù)雜的室內(nèi)環(huán)境中實(shí)現(xiàn)精確定位目前被廣受關(guān)注。
　　本文針對室內(nèi)定位系統(tǒng)無線網(wǎng)絡(luò)的特殊性，在標(biāo)準(zhǔn)ZigBee芯片的MAC層協(xié)議基礎(chǔ)之上，設(shè)計(jì)了一種適用于室內(nèi)定位應(yīng)用的，具有自組織、自維護(hù)、低時延、可靈活調(diào)整網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的高可靠高穩(wěn)定性的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)（WSN）系統(tǒng)。同時，

2、對基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)信號強(qiáng)弱（RSSI）的經(jīng)典質(zhì)心定位算法進(jìn)行改進(jìn)，通過貝葉斯模型和誤差容忍技術(shù)，提高了定位的穩(wěn)定性和定位精度。相關(guān)系統(tǒng)在實(shí)際醫(yī)院的成功部署和運(yùn)行，取得了很好效果。
　　本文核心內(nèi)容如下：
　　一，本文研究并設(shè)計(jì)了一種企業(yè)級多級自組無線傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。該網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)有效克服傳統(tǒng) ZigBee網(wǎng)絡(luò)標(biāo)簽會不斷的執(zhí)行出入網(wǎng)及動態(tài)路徑選擇操作，導(dǎo)致標(biāo)簽功耗較高、數(shù)據(jù)傳輸效率低、易造成網(wǎng)絡(luò)阻塞或網(wǎng)絡(luò)風(fēng)暴等不利因素。系統(tǒng)以Z

3、igBee網(wǎng)絡(luò)MAC層為基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)多級自組樹形組網(wǎng)協(xié)議棧，具有組網(wǎng)迅速、標(biāo)簽功耗較低、網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)規(guī)?？蓴U(kuò)展性好等特點(diǎn)。
　　二，系統(tǒng)以無線傳感網(wǎng)為硬件基礎(chǔ)，以軟件模型為上層管理架構(gòu)。采用德州儀器公司的CC2530芯片為物理層和MAC層以實(shí)現(xiàn)硬件部署，實(shí)現(xiàn)企業(yè)級多級自組無線傳感器網(wǎng)絡(luò)鏈路層協(xié)議棧的實(shí)現(xiàn)和硬件構(gòu)建，硬件模塊包含網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)、外接等具有信息傳輸、處理、服務(wù)等功能模塊組成。系統(tǒng)采用C＃和Web Service作為開發(fā)語言和軟件

4、架構(gòu)模型，并采用JSON作為傳輸手段，部署了基于貝葉斯模型的誤差容忍定位算法，并實(shí)現(xiàn)實(shí)時室內(nèi)定位。
　　三，本文創(chuàng)新了一種基于貝葉斯模型的誤差容忍定位算法。在測距階段，對原始數(shù)據(jù)進(jìn)行閾值濾波、高斯濾波，去除噪音等突變干擾；在待測點(diǎn)坐標(biāo)估計(jì)階段，引入誤差容忍的概念，利用最小二乘法估計(jì)待測節(jié)點(diǎn)的最優(yōu)估計(jì)；同時建立貝葉斯模型，以動態(tài)監(jiān)測路徑衰減因子的變化。引入該算法經(jīng)過實(shí)際印證后，硬件更簡單，可擴(kuò)展性更強(qiáng)，在定位的準(zhǔn)確度和適應(yīng)性方面改善