基于ZigBee无线传感器网络智能家居系统的设计与实现

发布时间：2020-04-14 13:16

【摘要】：现代家居已经较好地解决了最基本的居住问题,但如何让家居更加信息化和现代化也成为了人们日益关心的焦点。随着信息技术的快速发展,提高家庭生活的智能化水平和现代化生活方式必然是未来发展的趋势。本文通过对目前国内外智能家居发展情况的分析,结合ZigBee无线传感器网络、网关技术和手机终端远程控制APP设计了一种智能家居系统。该系统主要采用了嵌入式和无线网络技术,实现了温湿度检测、光照检测、气体检测、人体红外检测、开关电灯控制和手机远程控制功能,具有功能丰富,成本低等优点。论文首先分析了ZigBee技术的优点,然后详细描述了系统硬件和软件部分的设计。网关设备采用了S3C2440A处理器作为核心部件以提高系统的稳定性,ZigBee无线网络收发模块使用CC2530芯片以实现终端数据的发送和接收。软件设计主要包括基于Z-stack协议栈的硬件应用层开发和手机APP开发。硬件设备应用层开发包括ZigBee网络组建和ZigBee终端数据采集;手机客户端App使用了Eclipse和Android SDK开发工具进行开发,并且通过科大讯飞语音识别SDK实现了语音控制电灯开关的功能。在智能家居环境中经常需要设置较多的传感器节点,当某个传感器节点发生故障时,用户需要准确地知道该传感器的位置。因此针对如何准确定位故障传感器的位置,本文在原有的ZigBee技术的定位算法上进行了改进,提出一种基于阈值分段的定位算法。该算法通过目标节点与参考节点距离的大小与阈值距离相比较来确定使用RSSI还是DV-Hop定位算法,将这两种算法进行了有效结合,以提高定位的准确性。最后,在MATLAB软件中使用随机函数生成的点对模型对算法进行了模拟,验证了改进后的算法的定位准确率高于单独使用RSSI和DV-Hop。
【图文】：

阈值,跳距,已知坐标,定位算法

图 3-5 距离阈值的确定Fig3-5 Determination Of Distance Threshold离小于阈值多无线收/发芯片都能提供 RSSI 检测值，本文采用 TI 公司的直接读取 RSSI。实验中利用已知的三个节点坐标，用 RSSI 出未知节点到这三个点的距离值，最后用三边测量法算出未离大于阈值大于阈值时采用 DV-Hop 算法，实验中利用三个已知坐标的均每跳距离。然后求出未知节点到三个已知节点的距离。最未知节点的坐标。定位算法设计流程如图 3-6 所示：

定位算法,实验结果

图 3-7 定位算法实验结果图Fig3-7 Experimental Result Map Of LocationAlgorithm本章小结章首先提出了研究 ZigBee 无线定位技术的意义和必要性，其次介绍定位算法 RSSI 定位算法、TOA 定位算法和非距离的定位算法 APp 定位算法。然后对三边测量法和双曲线定位法两种基本定位方法后提出了一种阈值分段的定位的改进算法，，通过结合 RSSI 和 DV实现。
【学位授予单位】：安徽理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TU855;TP212.9;TN92

【参考文献】