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随着社会的发展,越来越多的场合需要基于定位的服务。目前,以GPS为代表的卫星定位系统已获得广泛应用,但是在室内等小范围区域,卫星定位在精度、功耗、成本等方面不能完全满足需要。随着短距无线通信技术的兴起,基于短距无线通信的定位技术获得较大发展,ZigBee技术是一种低成本、低功耗的短距无线通信技术,在物联网应用中有广阔的发展前景,研究基于ZigBee技术的区域目标定位技术具有很好的应用价值。
本文以ZigBee短距离无线通信网络为基础,完成一个区域目标定位系统的设计与实现。通过对ZigBee网络中几种节点定位方法进行分析比较,考虑到成本、功耗、计算复杂度等多方面因素,本文选用接收信号强度指示RSSI作为定位的测量参数,以带有硬件定位引擎的CC2431芯片作为待测节点的主控芯片完成定位参数的测量和坐标的计算。将区域目标定位系统应用于对监狱中在押人员的定位,根据应用情况对定位方案进行了改进。
本文对定位网络的网关节点、参考节点和移动节点三类节点的硬件及软件进行设计,实现定位数据的传输与坐标计算。同时设计了定位系统上位机软件和手持定位显示终端,实现对网络节点的管理和节点位置可视化。本文最后测试了定位引擎计算参数,并对系统功能进行测试,验证系统能否到达设计目标。
经测试证明,在节点间无障碍物阻挡的条件下系统的定位误差在2米以内,达到了预期设计目标。本文实现的区域目标定位系统具有低成本、低功耗和易安装的特点,可用于室内、矿井等小范围区域的目标定位。