基于RSSI的校园定位系统研究与实现
发布时间：2021-07-17 15:00
学生是国家的未来,伴随着“智慧校园”的建设,学生的教育及其校园安全问题越来越引起学生家长、学校及社会各界的重视。本论文研究设计了一套基于RSSI的可以显示学生在校日常位置动态以及在校日常考勤的RFID校园定位系统。系统基于RSSI的校园定位系统研究与实现,通过对RFID射频技术以及校园环境中对学生定位需求的研究与分析,设计出适用于本系统的硬件及算法。当学生携带拥有唯一身份信息ID的定位标签,经过基站射频信号覆盖的校园场所时,基站ARM主机通过阅读器的外置双天线完成与学生标签的信息交互,基站将实时采集的学生标签信息与离线指纹库中的位置信息进行匹配,通过算法匹配识别出学生的实时位置动态。针对标签与基站匹配的过程中的标签碰撞以及学生位置动态识别过程存在误差等问题,本文使用适用于本系统的防碰撞算法、KNN算法以及卡尔曼滤波算法对系统方案进行验证调试。通过对本文设计的校园定位系统在实际校园环境中进行的模拟测试,很好的验证了在误差允许的范围下,实现了校园环境中学生位置的动态监控。
【文章来源】：河北科技大学河北省
【文章页数】：63 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
基于TOA的定位原理
23庭影音、车载设备、集群服务器、智能交互设备等智能设备开发应用。图3-3RK3399外设接口针对于本校园定位系统其主要完成后续的将阅读器经天线读取上来的标签信息进行处理，并上传到云服务器，实现对现场数据的采集、存储和传输。通过其强大的多任务和多线程处理性能够较好校园多人员定位的需求。3.4校园学生定位通信设计3.4.1标签模块通信Si24R2E基于包通信。芯片内部集成基带处理引擎，可以不需要外部微控制器干预，自动实现数据包的处理。基带处理单元支持1到32字节动态数据长度，数据长度在数据包内。也可以采用固定数据长度，通过寄存器指定，基带处理单元完成数据的自动解包、打包。该处理单元内部有3级FIFO，可以一次发射3包数据，提高了数据的收发率。一个完整的数据包包括前导码、地址、包控制字、负载数据以及CRC。如图3-4数据包结构框图，显示为一个完整的包。前导码字段主要用于接收数据同步，发射时芯片自动附上，对用户透明。地址字段为接收数据方地址，只有当该地址与芯片的地址寄存器中地址相同时才会接收。前导码地址包控制字负载数据CRC图3-4数据包结构框图地址长度可以通过配置寄存器AW配置为3、或4、或5字节。包控制字段长度为9bit，结构如图3-5所示。数据长度PIDNO_ACK图3-5包控制字段框图
37第5章校园学生定位系统实现及测试本章的主要工作是对整个基于RSSI校园定位系统方案的一个整体验证阶段，经过前章节对RFID系统的整体了解，选择适合校园定位系统硬件及算法设计，通过本章节对系统的整体调试，发现基于RSSI的校园学生定位系统方案存在的问题，通过对问题的分析，进一步对整个系统进行改进，从而保证整个校园定位系统可实现性，以及稳定性，为后期前端设计奠定坚实的基矗5.1校园定位系统测试准备5.1.1校园定位系统硬件组成本系统最终学生标签如图5-1所示，其为3.3V有源2.4GHz射频模块，大小与一元硬币相当，每个标签都有其ID的唯一性，阅读器其通过与其通讯，完成对标签的信息采集；前期为了测试方便，制作出如图5-2所示的阅读器通过阅读器完成与标签的信息交互，并将采集上来的学生标签信息通过串行通讯上传到ARM主机。图5-1学生标签芯片图5-2阅读器图5-3为本系统最终做出的定位基站基站，其由双定性天线、ARM主机、路由器以及三角支架组成，平板天线采用的是中兴对数周期天线，系统天线工作频率在806-960/1710-2700MHz，极化方式为垂直极化（V）或水平极化（H），增益9/10dB。该基站天线配合三脚支架，可以实现垂直方向1.5~2米的高度调整，根据实际的环境可以进行角度的微调。ARM主机如图5-4所示，该主机将阅读器通讯模块集成到ARM主板上，ARM主板使用12V铅蓄电瓶供电，将其整体嵌入到防水盒里，防水
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于智慧校园背景下高校OA办公自动化系统建设的思考[J]. 时小凡,何旷怡. 智库时代. 2019(39)
[2]高校教育信息化背景下智慧校园建设的研究[J]. 樊冬梅. 侨园. 2019(07)
[3]基于物联网的智慧校园建设[J]. 孟勋. 中国科技信息. 2019(07)
[4]论职业教育智慧校园建设中的制度体系建设[J]. 周振瑜. 中国培训. 2019(02)
[5]基于全卷积网络的语义显著性区域检测方法研究[J]. 郑云飞,张雄伟,曹铁勇,孙蒙. 电子学报. 2017(11)
[6]无线射频识别（RFID）技术应用的实际意义与策略[J]. 黄立薇,吴洲. 电子技术与软件工程. 2017(21)
[7]智慧校园建设中存在的问题[J]. 金剑忠. 数码世界. 2017(11)
[8]高校校园安全现状分析与对策[J]. 李含菁,黄龙. 河南教育(高教). 2017(10)
[9]基于无线通信的挖掘机动态测深系统设计[J]. 浦凯菲. 电子设计工程. 2017(18)
[10]基于行人航迹推算的室内定位算法研究[J]. 王亚娜,蔡成林,李思民,于洪刚. 电子技术应用. 2017(04)
博士论文
[1]基于RSS的大型场馆室内位置感知技术研究[D]. 朱宇佳.北京邮电大学 2012
[2]RFID关键技术研究与实现[D]. 丁治国.中国科学技术大学 2009
硕士论文
[1]悬挂轨道式智能巡检机器人研究[D]. 吕小文.浙江大学 2019
[2]电子稳像中的特征点匹配与平滑滤波算法研究[D]. 陈雨铭.南京大学 2019
[3]基于RFID的室内无线定位技术研究[D]. 杨斌.太原理工大学 2018
[4]基于RSSI和PDR的室内定位技术研究[D]. 韩非.西安电子科技大学 2018
[5]基于RFID的化学药品管理系统设计与实现[D]. 申大雪.山东大学 2018
[6]某银行OCRM管理系统设计与实现[D]. 黄培栋.湖南大学 2018
[7]基于Q-学习的机械臂避障行为学习控制器的设计及实现[D]. 沈广田.重庆大学 2018
[8]基于RSSI的无线传感器网络室内定位算法设计与优化[D]. 汪国庆.合肥工业大学 2018
[9]基于RSSI位置指纹的Wi-Fi室内定位模型研究与算法实现[D]. 杜雅锋.吉林大学 2017
[10]基于RSSI的RFID室内定位方法研究[D]. 尹强.合肥工业大学 2017
本文编号：3288397
【文章来源】：河北科技大学河北省
【文章页数】：63 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
基于TOA的定位原理
23庭影音、车载设备、集群服务器、智能交互设备等智能设备开发应用。图3-3RK3399外设接口针对于本校园定位系统其主要完成后续的将阅读器经天线读取上来的标签信息进行处理，并上传到云服务器，实现对现场数据的采集、存储和传输。通过其强大的多任务和多线程处理性能够较好校园多人员定位的需求。3.4校园学生定位通信设计3.4.1标签模块通信Si24R2E基于包通信。芯片内部集成基带处理引擎，可以不需要外部微控制器干预，自动实现数据包的处理。基带处理单元支持1到32字节动态数据长度，数据长度在数据包内。也可以采用固定数据长度，通过寄存器指定，基带处理单元完成数据的自动解包、打包。该处理单元内部有3级FIFO，可以一次发射3包数据，提高了数据的收发率。一个完整的数据包包括前导码、地址、包控制字、负载数据以及CRC。如图3-4数据包结构框图，显示为一个完整的包。前导码字段主要用于接收数据同步，发射时芯片自动附上，对用户透明。地址字段为接收数据方地址，只有当该地址与芯片的地址寄存器中地址相同时才会接收。前导码地址包控制字负载数据CRC图3-4数据包结构框图地址长度可以通过配置寄存器AW配置为3、或4、或5字节。包控制字段长度为9bit，结构如图3-5所示。数据长度PIDNO_ACK图3-5包控制字段框图
37第5章校园学生定位系统实现及测试本章的主要工作是对整个基于RSSI校园定位系统方案的一个整体验证阶段，经过前章节对RFID系统的整体了解，选择适合校园定位系统硬件及算法设计，通过本章节对系统的整体调试，发现基于RSSI的校园学生定位系统方案存在的问题，通过对问题的分析，进一步对整个系统进行改进，从而保证整个校园定位系统可实现性，以及稳定性，为后期前端设计奠定坚实的基矗5.1校园定位系统测试准备5.1.1校园定位系统硬件组成本系统最终学生标签如图5-1所示，其为3.3V有源2.4GHz射频模块，大小与一元硬币相当，每个标签都有其ID的唯一性，阅读器其通过与其通讯，完成对标签的信息采集；前期为了测试方便，制作出如图5-2所示的阅读器通过阅读器完成与标签的信息交互，并将采集上来的学生标签信息通过串行通讯上传到ARM主机。图5-1学生标签芯片图5-2阅读器图5-3为本系统最终做出的定位基站基站，其由双定性天线、ARM主机、路由器以及三角支架组成，平板天线采用的是中兴对数周期天线，系统天线工作频率在806-960/1710-2700MHz，极化方式为垂直极化（V）或水平极化（H），增益9/10dB。该基站天线配合三脚支架，可以实现垂直方向1.5~2米的高度调整，根据实际的环境可以进行角度的微调。ARM主机如图5-4所示，该主机将阅读器通讯模块集成到ARM主板上，ARM主板使用12V铅蓄电瓶供电，将其整体嵌入到防水盒里，防水
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于智慧校园背景下高校OA办公自动化系统建设的思考[J]. 时小凡,何旷怡. 智库时代. 2019(39)
[2]高校教育信息化背景下智慧校园建设的研究[J]. 樊冬梅. 侨园. 2019(07)
[3]基于物联网的智慧校园建设[J]. 孟勋. 中国科技信息. 2019(07)
[4]论职业教育智慧校园建设中的制度体系建设[J]. 周振瑜. 中国培训. 2019(02)
[5]基于全卷积网络的语义显著性区域检测方法研究[J]. 郑云飞,张雄伟,曹铁勇,孙蒙. 电子学报. 2017(11)
[6]无线射频识别（RFID）技术应用的实际意义与策略[J]. 黄立薇,吴洲. 电子技术与软件工程. 2017(21)
[7]智慧校园建设中存在的问题[J]. 金剑忠. 数码世界. 2017(11)
[8]高校校园安全现状分析与对策[J]. 李含菁,黄龙. 河南教育(高教). 2017(10)
[9]基于无线通信的挖掘机动态测深系统设计[J]. 浦凯菲. 电子设计工程. 2017(18)
[10]基于行人航迹推算的室内定位算法研究[J]. 王亚娜,蔡成林,李思民,于洪刚. 电子技术应用. 2017(04)
博士论文
[1]基于RSS的大型场馆室内位置感知技术研究[D]. 朱宇佳.北京邮电大学 2012
[2]RFID关键技术研究与实现[D]. 丁治国.中国科学技术大学 2009
硕士论文
[1]悬挂轨道式智能巡检机器人研究[D]. 吕小文.浙江大学 2019
[2]电子稳像中的特征点匹配与平滑滤波算法研究[D]. 陈雨铭.南京大学 2019
[3]基于RFID的室内无线定位技术研究[D]. 杨斌.太原理工大学 2018
[4]基于RSSI和PDR的室内定位技术研究[D]. 韩非.西安电子科技大学 2018
[5]基于RFID的化学药品管理系统设计与实现[D]. 申大雪.山东大学 2018
[6]某银行OCRM管理系统设计与实现[D]. 黄培栋.湖南大学 2018
[7]基于Q-学习的机械臂避障行为学习控制器的设计及实现[D]. 沈广田.重庆大学 2018
[8]基于RSSI的无线传感器网络室内定位算法设计与优化[D]. 汪国庆.合肥工业大学 2018
[9]基于RSSI位置指纹的Wi-Fi室内定位模型研究与算法实现[D]. 杜雅锋.吉林大学 2017
[10]基于RSSI的RFID室内定位方法研究[D]. 尹强.合肥工业大学 2017
本文编号：3288397
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