毕业设计（论文）-基于ZigBee的室内无线定位设计精选.doc

基于ZigBee的室内无线定位设计 设计人： 学 号： 13 1 班 级： 2016 年 10 月 5 日 目 录 设计总说明..........................................................I 1 绪论 ............................................................1 1.1 课题研究的背景与意义.........................................1 2 ZigBee 技术的简介 ...............................................5 2.1 ZigBee技术基础知识...........................................6 2.2 IEEE802.15.4协议栈和ZigBee协议栈概述.........................8 2.3 ZigBee网络构成.............................................11 2.4 Z-Stack协议栈...............................................14 3 无线传感网络中定位技术介绍 ..................................19 3.1无线传感网络定位技术概述.....................................19 3.2 无线传感网络定位技术的分类..................................21 3.3 无线传感网中基于测距的定位算法..............................22 基于ZigBee技术的室内无线定位技术设计 设计总说明： 无线定位广泛应用在导航、测量、自动控制等多个领域。目前，以GPS 为代表的卫星定位系统已经非常成熟，但在小范围或室内无线定位系统中，定位的精度、成本、能耗等方面还不能完全满足需求。近年来，新兴的ZigBee技术为无线定位注入了新的活力。ZigBee 技术的低功耗、低成本、高扩展性的特点为构建无线定位系统提供一种很好的解决方案。 本文以ZigBee 技术为基础，完成了一种无线定位方案的设计与实现。该定位系统中有三种设备，分别为参考节点、控制器和需要求得其位置的移动节点。定位过程中使用的测量参数为接收信号强度指示RSSI。各设备中采用的ZigBee 无线模块为TI 公司生产的CC2530，这种芯片直接支持RSSI技术。 无线定位系统涉及到定位的测量参数、算法和通信这三种关键技术。本文首先讲解ZigBee通信部分，包括各种设备的通信过程、定位通信的规范、用到的消息格式以及交互流程等。然后，本文介绍了无线模块中使用的RSSI 参数特性，并以CC2530 的定位引擎进行定位计算为基础实现了一个定位系统，对该引擎在室内环境中的定位性能进行了测试和分析。 最终完成的定位系统能实现：在低密度布网中，能定位出移动节点所在的区域，也能进行一维定位即求得移动节点的一个坐标，从而得出它所处的位置区域；而在高密度布网中，能进行二维定位，判断出移动节点在平面中的准确位置。 根据对定位引擎的性能测试结果,提出改进意见。本文为进一步降低构建定位网络的成本和实现楼层空间内的定位提供了一种可行的解决方案。 关键词：无线定位；ZigBee；室内定位；CC2530；定位引擎；接收信号强度指示 1 绪论 从古时开始，人类在交通运输、远洋航行等多种领域就对位置信息有着广泛的需求。星相学开始出现的一个重要目的就是满足人们对位置的需求，指南针的发明更是直接为定位提供服务。随着现代文明的发展，人类要求更好的定位技术来满足在交通、监控、调度、自动控制、跟踪导航等应用范围内对位置服务的需求。无线电出现后为定位提供了一个很好的工具，伴随着无线电在各种应用领域中的广泛使用，无线定位技术也得到了极快的发展。 1.1课题研究的背景与意义 1.1.1 无线定位的发展及应用 随着现代移动通信技术和无线网络的蓬勃发展，人们对无线定位的需求与日俱增。无线定位服务是指通过无线终端和无线网络的配合，确定移动用户的实际位置信息，从而提供用户所需的与位置和方向相关的服务。 无线电自出现后就广泛影响着人类的生产生活方式，它的应用领域不仅仅只是局限在语音通信、数据传送等通信服务领域，无线定位也是它的一个重要应用方面。无线定位是一种利用无线信号测量并为用户提供位置服务的技术。在无线定位中，无线电波的传播时间、信号场强、相位等特性会随着位置的改变而改变，得到这些特性