ZigBee室内定位系统的研究与设计+RSSI的算法及MATLAB仿真
关键词：ZigBee；网关；室内定位算法；RSSI
Research and Design of Indoor Positioning System
Abstract: The IEEE802.15.4 standard based on ZigBee technology is a new low of short distance wireless communication technology, it has the advantages of low rate, low cost and low power consumption. Through the research of wireless sensor network, this paper designs the indoor positioning system based on ZigBee technology, the system consists of reference node, location node, gateway and terminal computer, and uses the received signal strength indicator (RSSI) algorithm to Calculate the location node coordinates. Finally, the experimental results were simulated, the results show that the system good positioning effect.
Key words: ZigBee; Gateway; Indoor positioning algorithm; RSSI
目 录
摘要 1
引言 1
1.ZigBee技术 2
1.1 ZigBee技术的发展 2
1.2 ZigBee网络 2
1.3 ZigBee技术特点 3
1.4 ZigBee技术的应用环境 4
2.室内定位系统设计 4
2.1电路设计 4
2.2系统软件设计 7
2.3 CC2431定位引擎 10
2.4节点功能模块设计 12
3.数据传输 13
3.1网关与节点间的无线通信 13
3.2网关与计算机之间的串口通信 14
4.基于RSSI的算法及MATLAB仿真 14
4.1基于RSSI的测距原理 15
4.2实验结果的MATLAB仿真 17
5.总结与展望 20
参考文献 21
致谢 23,4287
室内定位系统的研究与设计
引言
目前，无线通信技术发展迅速，与其相关的新兴无线业务也越来越成熟。其中，已经普遍应用于人们的生产、生活的自动定位技术（全球定位系统），它的良好的定位性能和定位精度，帮助我们解决了军用及民用的很多实际问题。但它在某些方面定位精度明显的不能满足人们的实际需要，而且在特定环境中甚至不能进行工作，比如，当被定位的物体处于一些建筑物的内部（办公大楼、图书馆、超市、地下停车场、仓库和地下矿井）。
摩托罗拉公司和TI公司一起研发的CC2431无线定位芯片，能满足低成本、低功耗、时延短无线传感网络的应用需要，自身携带一个硬件定位引擎，由该芯片组成的无线网状网络可以不通过卫星定位实现较高的定位精度和分辨率。在室内定位系统研发方面，基于wi-fi、射频、蓝牙、红外线和超声波技术已经在工厂自动化、家庭自动化和办公室等领域得到了广泛应用。由于ZigBee技术在成本、容量、功耗方面的优越性，使得基于ZigBee无线传感器网络技术在室内定位研发方面具有很好的优势[1]。室内定位系统在实际应用中要求有较高的精确度，因此对于定位算法的研究和优化就成为了热点。
1. ZigBee技术
1.1 ZigBee 技术的发展
ZigBee技术是新兴的低速近距离无线传感器技术，它是根据蜜蜂之间的传送信息方式的原理发明的。2002年，荷兰飞利浦、美国摩托罗拉和英国Invensys等公司正式成立ZigBee技术联盟。2003年11月，IEEE正式发布了ZigBee技术的媒体接入层（MAC）标准协议。2004年12月，ZigBee联盟发布了完整的ZigBee标准。完整的ZigBee协议栈包括物理层（PHY）、网络层、媒体接入层子层和应用层（APL）[2]。物理层分别工作在两个频段上：868/915MHz和2.4GHz。其中高频段全球通用，低频段物理层覆盖了915MHz的澳大利亚和美国等国的频段与868MHz的欧洲频段。网络层的功能是提供设备离开、加入网络的机制，路由器机制和提供数据帧传输的安全机制。ZigBee协调器的网络层需要负责启动一个新的网络，并且给新的关联设备分配地址等工作。媒体接入层采用CSMA-CA机制控制信道接入，提供可信赖传输机制的同时负责传输信标帧。APS应用层的功能是绑定设备和绑定设备之间的数据的传输。