基于ZigBee的一种低成本定位系统

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近年来随着物联网概念的兴起,人们对于基于位置需求的服务日益增大,尤其是复杂的室内环境,如工厂、医院、商场、矿井、景区、仓库等,常常需要知道相关人员、商品、物品等位置的详细信息。随着位置信息需求量的不断增加,因此制定出一套低成本、低功耗、容易推广的定位系统成了许多研究者关注的内容。无线传感网络是一个集信息采集、处理、传输等信息于一体的自组织网络,位置信息服务是其一项基本功能,也是目前室内定位技术的主要研究方向。由于室内定位受室内复杂环境的影响,使得室内定位有一定的误差,因此提出一套更精准的定位解决方案是目前定位研究的重点。  本文围绕着基于ZigBee的室内定位技术进行研究,主要研究内容如下:  (1)对室内定位系统国内外研究状况进行概括,比较常用的室内定位技术,得出选择ZigBee技术作为本文定位技术。  (2)对ZigBee技术进行研究,ZigBee是定位技术的基础,首先对其进行简要的概述,然后对协议框架进行研究,了解各层所起到的作用,接着对其网络中设备类型和拓扑结构进行分析,进而了解ZigBee的组网机制,并介绍了ZigBee的特点和应用场景,为定位系统的搭建提供理论基础。  (3)对基本基于测距和非测距的定位算法进行分析介绍,通过分析硬件、成本等因素,选取基于RSSI的定位算法作为本文定位算法,并分析了影响室内定位的因素。最后介绍了节点定位的常用算法包括三边测量法、三角测量法以及极大似然估计等,为定位算法的研究提供基础。  (4)通过分析路径-损耗模型中参数A和路径损耗n,提出通过线性回归分析来估计参数A和路径损耗n的值,来得到良好的A和n值。接着通过介绍几种滤波对接收到的RSSI进行处理,本文选取高斯滤波模型来减少RSSI值误差。并且提出了一种自学习的加权质心算法,来提高其定位的精度。  (5)本设计使用TI公司的CC2430/2431芯片实现了定位系统的节点硬件电路和软件程序设计,给出了硬件的原理图和程序流程图,并搭建定位系统,测试系统性能。
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