基于ZigBee的无线定位系统的研究与应用

发布时间：2017-05-01 03:13

  本文关键词：基于ZigBee的无线定位系统的研究与应用，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着无线通信技术、现代网络技术和传感器技术日益成熟,无线定位技术的研究受到广泛关注。人们所熟悉的GPS定位系统在实际应用中在信号受到建筑物阻挡时,信号快速衰减,定位精度明显下降甚至无法实现定位工作。由此基于ZigBee的无线定位技术开始崭露头角,逐渐步入市场。ZigBee技术的出现,弥补了GPS在室内环境定位误差大的缺陷,该技术适合短距离通信定位,并以其低功耗、通信效率高的优势在办公室、医院、仓库、矿井等室内环境定位中得到广泛应用。在将来的发展中,无线定位有着良好的发展前景。因此,研究基于ZigBee的定位技术具有十分重要的意义和实用价值。本文研究基于ZigBee的无线定位系统,针对定位系统在室内环境定位精度不高的问题,首先研究了RSSI测距技术,采用单片机结合CCl10l射频收发器改善硬件提高信号的抗干扰力和稳定性,提高模型测距的准确性,为定位精度的提高打下良好基础。其次,论文对室内定位技术进行深入研究,对目前常用的定位技术的剖析,比较各种定位算法的优缺点。分析和完善基于RSSI的定位算法,降低定位算法的复杂度,提出了三边测量定位法结合泰勒级数展开式改进定位算法,使算法的定位精度得到提高。通过MATLAB仿真,证明了算法改进后的有效性,减小了算法的定位误差。完成上述工作之后,对定位演示系统进行总体设计,便于观察定位效果和模型参数控制,实现了基于ZigBee的无线定位系统,该系统有效实现了在复杂室内环境的定位。最后,在办公楼环境下测试系统的定位效果,测试结果表明,本文设计和实现的定位系统,平均定位误差在1m以内,最终达到了提高定位精度的目的,整个系统性能达到预期,为今后的定位技术研究提供了参考依据。
【关键词】：GPS ZigBee RSSI 定位算法 MATLAB
【学位授予单位】：西安工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN92
【目录】：

• 摘要3-5
• abstract5-9
• 1 绪论9-13
• 1.1 研究背景和意义9
• 1.2 定位技术研究现状9-11
• 1.3 论文主要研究内容11
• 1.4 论文的结构11-13
• 2 无线传感器网络技术13-24
• 2.1 无线传感器网络概述13
• 2.2 无线传感器网络的体系结构13-17
• 2.2.1 无线传感器网络的体系结构13-14
• 2.2.2 无线传感器网络的特点14-15
• 2.2.3 无线传感器网络的应用领域15-17
• 2.3 ZigBee技术17-23
• 2.3.1 ZigBee技术概述17-18
• 2.3.2 ZigBee与IEEE 802.15.4标准18-19
• 2.3.3 ZigBee协议栈19-21
• 2.3.4 ZigBee网络结构21-22
• 2.3.5 ZigBee技术的应用领域22-23
• 2.4 本章小结23-24
• 3 室内定位技术24-36
• 3.1 室内定位技术24-26
• 3.1.1 室内定位技术概述24
• 3.1.2 常用的室内定位技术24-25
• 3.1.3 定位性能评价指标25-26
• 3.2 测距模型的建立26-31
• 3.2.1 常用的测距方法26-27
• 3.2.2 RSSI测距模型27-28
• 3.2.3 模型参数优化28-31
• 3.3 基本定位方法31-35
• 3.3.1 三边测量法31-32
• 3.3.2 三角测量法32-33
• 3.3.3 极大似然估计法33-35
• 3.4 本章小结35-36
• 4 RSSI定位算法研究36-43
• 4.1 RSSI定位算法36-38
• 4.1.1 算法分析与改进36
• 4.1.2 泰勒级数展开法描述36-38
• 4.2 算法流程设计38-39
• 4.3 定位算法仿真39-42
• 4.3.1 三边测量定位法仿真40
• 4.3.2 极大似然估计法定位仿真40-41
• 4.3.3 算法改进后定位仿真41-42
• 4.4 本章小结42-43
• 5 ZigBee无线定位系统的设计与实现43-58
• 5.1 系统整体结构43-44
• 5.2 硬件设计44-50
• 5.2.1 主要硬件模块44-47
• 5.2.2 ZigBee网关47
• 5.2.3 参考节点47-49
• 5.2.4 移动节点49-50
• 5.3 软件设计50-54
• 5.3.1 通信协议设计与实现50-51
• 5.3.2 串口通信模块设计51-52
• 5.3.3 上位机定位演示系统52-54
• 5.4 定位效果测试54-57
• 5.4.1 测试场景54
• 5.4.2 定位演示系统测试54-55
• 5.4.3 定位效果55-56
• 5.4.4 结果分析56-57
• 5.5 本章小结57-58
• 6 结论58-59
• 6.1 总结58
• 6.2 展望58-59
• 参考文献59-62
• 攻读硕士学位期间发表的论文62-63
• 致谢63-65

【参考文献】

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  本文关键词：基于ZigBee的无线定位系统的研究与应用，，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：338132