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基于ZigBee技术的定位系统研究与设计
| 论文题名： | 基于ZigBee技术的定位系统研究与设计 |
| 关键词： | 无线传感网络;ZigBee技术;定位功能;距离相关;硬件平台;软件开发 |
| 摘要： | 无线传感网络技术已经成为当今研究的热点问题之一,ZigBee技术就属于可以建立无线传感网络众多技术中的一种。ZigBee技术具有传输距离近、传输速率低、功耗低、成本低、组网简单的特点,适用于在工农业控制、消费类电子、办公自动化、楼宇自动化、环境监控、医疗护理等领域建立小型廉价的无线传感网络。无线定位作为无线传感网络的一项重要应用,目前已经有很多高校、科研院所和公司在进行相关研究,并且已经给出相应的解决方案。本文就是在这个背景下应运而生的。 本文围绕着使用ZigBee技术建立无线传感网络实现定位功能而展开,主要研究内容和研究结论如下: (1)主要分析了距离相关定位方法,进行了测距方法和定位算法的研究。无线定位技术主要分为两类,距离相关和距离无关定位技术。本文重点研究的是距离相关定位技术,利用此方法达到定位的功能需要完成两步任务。第一步,测距;第二步,使用定位算法得到定位结果。当前比较流行的测距方法有基于RSSI测距、基于TOA测距、基于TDOA测距、基于AOA测距法等,由于本论文的测距是基于RSSI测距的,所以第三章重点分析了基于RSSI测距方法。利用ZigBee技术实现定位需要多个参考节点为定位节点提供位置参考,再利用RSSI测距法测得定位节点到多个参考节点距离,最后根据定位算法计算出定位节点的位置坐标。文中又根据传统线性化定位算法的不足提出了可以提高精度的泰勒级数展开法定位算法和可以提高鲁棒性的质心定位算法。 (2)为整个系统搭建了硬件平台,包括了所有参与定位设备的硬件,如网关、参考节点和定位节点。搭建硬件平台的过程中需要完成电路设计、画板、制版、焊接和调试等工作,并详尽分析了在制作硬件平台过程中需要注意的重点和难点。 (3)对定位系统进行软件开发,包括下位机软件开发和上位机软件开发。下位机软件开发又分别包括对网关、参考节点和定位节点的软件开发,使得网关完成建立和维护整个网络、与上位机通信的功能,参考节点完成提供为定位节点提供参考坐标的功能,定位节点完成收集信息和定位功能。同时开发了上位机定位软件Z-Location,通过上位机定位软件可以方便地对整个无线传感网络进行控制,也可以直观地把整个网络中参与定位的参考节点、定位节点位置信息实时显示出来。 最终做出了基于ZigBee技术定位系统的实物。经过实验验证,定位误差在3m以内,整个系统性能达到预期。 |
| 作者： | 李泱 |
| 专业： | 导航、制导与控制 |
| 导师： | 曾建辉 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 哈尔滨工程大学 |
| 学位年度： | 2013 |
| 正文语种： | 中文 |
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