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ZigBee室内定位系统节点设计方案 　　[摘 要] 借助ZigBee技术成本低、延迟短、网络结构灵活的特点，根据RSSI算法提出室内定位系统节点设计方案。设计方案中包括对所有数据进行汇总、分析、存储和发送的网关节点，位置固定坐标信息明确的参考节点，以及未知坐标信息的定位节点。本文重点介绍了三类节点的功能，以及实现定位功能时的工作流程。 　　[关键词] ZigBee；定位技术；RSSI算法 　　【中图分类号】 TN929 【文献标识码】 A 【文章编号】 1007-4244（2013）12-335-2 　　一、引言 　　室外定位技术随着地理信息系统，GIS技术的发展日趋成熟，随之室内定位技术也日益受到关注。ZigBee技术作为短距离无线通讯的一种方式，以其节点价格低廉，延迟短，网络结构灵活，安全受到室内无线数据传输的推崇。本文根据ZigBee技术的特点，提出室内定位系统节点设计方案，设计的节点种类为三类：网关节点，定位节点以及参考节点。 　　二、ZigBee技术特点介绍 　　ZigBee是一种高可靠性的无线数据传输网络，每个ZigBee模块都相当于一个移动网络的小型基站，其无线网络传输平台可容纳将近65000个传输节点。每一个ZigBee网络模块之间可以进行相互通信，每个网络节点间的传输距离标准的为75m。在整个数据传送网络中节点不仅可以采集数据，在数据的传输过程中，还可以充当路由设备，即对相邻节点的数据进行转发。ZigBee技术具有以下特点： 　　（一）低功耗：ZigBee芯片一般都有多种电源管理模式，这些管理模式可以有效的对节点的工作模式和休眠模式进行配置，从而使系统在不工作的时候可以将无线设备关闭。加之ZigBee芯片的传输速率很低，工作状态的发射功率仅为1mW，因此极大的降低系统功耗，节省了电池的能量。 　　（二）成本低：随着工业技术的发展，芯片的价格现已降至十几元人民币，低廉的价格也使得zigbee技术在市场中广受欢迎。 　　（三）时延短：节点收发数据产生的延迟时间，和节点状态由休眠变为激活的时间都非常的短。通常收发数据过程中所需延迟时间约为30ms，节点状态改变时的延迟时间约为15ms。 　　（四）网络结构灵活、容量大：Zigbee既支持单跳的数据传输方式，也支持由路由实现的多跳的数据传输方式。同时Zigbee支持星型、混合型和对等拓扑结构。网络中可同时容纳256个节点进行数据的通信。 　　（五）安全：由于无线网络的通信信道为共享形式，因此 ZigBee为避免出现的信道争抢冲突，采用CSMA-CA（Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance载波监听多路访问冲突避免方法）；为保证数据不会丢失，ZigBee提供了基于循环冗余校验法（CRC）用于检测数据包的完整性，支持鉴权和认证。同时为了提高灵活性并且能够在MCU上运行，ZigBee提供三种安全模式，其中最高级别的安全模式采用高级加密标准AES的对称密码和公开密钥为数据的安全提供可靠保证。 　　三、ZigBee技术中RSSI定位测距算法实现原理 　　基于RSSI的测距技术是利用无线电信号随距离增大而有规律地衰减的原理测量节点间的距离，接收信号强度RSSI与传输距离d的关系如下所示： 　　RSSI = -（10nlgd+A） 　　式中：n表示信号传播常数，也叫做传播系数； 　　d表示与发送者的距离； 　　A表示距发送者1m时的信号强度。 　　测距精度的高度受到n与A实际取值大小的影响较大，A是一个经验参数，可以通过测量距离发送者1m外的RSSI值得到。n是用来描述信号强度随距离增加而递减的参量，n的大小以来具体的环境。为了得到最优的n值，可以先放置好所有的参考节点，然后尝试用不同的n-index值找到最适合这个具体环境的n值。 　　一般来说，对一个定位节点进行定位至少需要三个已知坐标节点进行定位，已知节点越多定位越准确。 　　四、网关节点的软件设计 　　ZigBee网关是无线定位系统的中心协调器，它可以通过RS232串口延长线与监控中心的PC机相连接，网关通过内置的ZigBee模块与无线网络中的各个节点实现数据通信。 　　（一）网关节点的功能。网关节点可以对所有节点所上传的数据进行汇总、分析、存储和发送。具体功能有：一、建立ZigBee网络；二、接收由控制中心提供的各参考节点和移动节点的配置数据；三、接受各节点反馈的有效数据经总线模块传送至控制中心软件。 　　（二）网关节点的工作流程。参考节点和定位节点与监控终端PC机之间所有相关数据都经由它进行传送。工作流程为：由控制计算机发送命令，网关节点接收命令，首先分别命令的可用性。倘若可用，则根据命令判断控制