ZigBee无线定位毕业设计.ppt

基于Zigbee协议的无线定位网络在安保系统中的应用A ZigBee-based Application in Security through Wireless Location Networks ——毕业设计 文献综述 课题背景介绍 GPS设备通常能耗高、体积大、成本高，更适合于空旷的室外环境，ZigBee技术的出现为小范围例如室内无线定位技术注入了新的希望，因为它具有低成本，低功耗，易于组网等特点。 本文提到的CC2431无线定位芯片由TI公司和摩托罗拉公司共同研发，它是一个带硬件定位引擎的芯片，能满足低功耗，符合IEEE 802.15.4标准。定位精度达到0.25米，误差在3米内。 无线定位系统的国内外发展现状 1992年，Active Badge系统产生于英国剑桥，是最早的室内定位系统之一。 1998年，Microsoft公司开发出RADAR定位系统，它是基于RSSI技术的室内无线射频定位系统。 2000年，MIT研制的Cricket系统是现在仍在使用的室内定位系统之一。 2001年，AHLOS系统出现，它是一种混合定位系统。 2002年，加利福尼亚大学的Calamari系统也是一种混合定位系统。 这几年兴起的定位技术还有基于超宽带(Ultra Wide Band,UWB)的定位技术、基于Wi-Fi的定位技术以及基于ZigBee的定位技术等等。 ZigBee技术简介 ZigBee发展 2000年，IEEE 802.15.4标准出台。ZigBee联盟成立于2001年8月，2002年下半年，英国Invensys公司、日本三菱电气公司、美国摩托罗拉公司以及荷兰飞利浦公司等四大公司加盟 ZigBee联盟，这一事件成为ZigBee技术发展的里程碑，到目前为止，加盟ZigBee联盟的不仅仅只有当初的四家公司，而是涵盖了IT领域以及其他行业的150多家企业。 ZigBee技术的主要特点 低功耗：在低耗电待机模式下,2节5号干电池可支持1个节点工作6－24个月。 低成本：协议代码少，免专利费。 低速率：数据传输速率在20－250 kbps。 近距离：传输范围一般介于10－100 m 之间,在增加RF发射功率后，亦可增加到1～3 km。 高容量：最多一个主节点可管理254个子节点，同时主节点还可由上一层网络节点管理，最多可组成65000个节点的大网。　　 免执照频段：采用直接序列扩频在工业科学医疗(ISM)频段，2.4 GHz (全球)、915 MHz(美国)和868MHz(欧洲) 。 ZigBee与其他技术的比较 IrDA 蓝牙 Wi-Fi ZigBee 工作频率 红外线 2.4G 2.4G 2.4G，868/915MHz 有效物理范围 20cm－1.2m 10m左右 25－100m 10m－100m 最大传输速率 16Mbps 1Mbps 11Mbps 250kbps，20/40kbps 网络节点 2 7 32 65000 最大功耗 数mw 100mw 100mw 30mw 语音/数据支持 数据 语音、数据 语音、数据 数据 ZigBee协议栈 协议栈概述 ZigBee协议栈的是由物理层(PHY)、媒体访问控制层(MAC)、网络层(NWK)和应用层(APL)组成的。其中，PHY层和MAC层协议由IEEE 802.15.4定义，网络层和应用层的协议由ZigBee联盟定义。而应用层又包含应用支持子层(APS)、应用框架(AF)、ZigBee设备对象(ZDO)和由制造商制定的应用对象。 ZigBee协议栈体系图 ZigBee网络设备类型 ZigBee网络系统共有三种逻辑设备类型： 协调器：该设备初始化一个ZigBee无线网络。 路由器：允许其他设备加入网络、多跳路由和辅助它的电 池供电的子终端设备通信。 终端设备：可以有选择的进行休眠和唤醒。 ZigBee网络拓扑 定位算法简介 基于距离的定位算法 基于TOA的测距技术 基于TDOA的测距技术 基于AOA的测距技术 基于RSSI的测距技术 其他定位算法介绍 质心定位算法 APIT定位算法 DV-Hop定位算法 无线定位系统的实现 硬件平台： CC2430/CC2431芯片介绍 CC2431硬件引擎介绍 软件平台：采用IAR Systems公司的IAR Embedded Workbench(简称EW) 基于RSSI的定位算法：Pr(dBm)=A-10nlgr，A可 以看作信号传输lm远时接收 信号的功率，n是传播因子 定位系统框架 无线传感器网络实现定