基于物联网技术的图书检索导航系统研究

发布时间：2017-05-04 10:03

  本文关键词：基于物联网技术的图书检索导航系统研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：图书馆内的图书是根据图书分类号进行编号和整理的,读者在借阅图书时需在计算机上检索图书编号,再借助图书馆平面布局图到达指定馆藏室查询书架上图书的编号范围,最后将查找的目标锁定在某个书架上。这种图书借阅服务缺乏直观性,使得读者借阅图书时耗时较多,特别是对于不熟悉图书馆平面布局的读者和规模较大的图书馆而言,这种问题更为突出。本文设计了一种图书检索导航系统,将Zig Bee室内定位技术应用在图书馆内,以目标图书所在书架作为定位目标,根据室内的Zig Bee无线传感网络对读者实时位置定位,最终在手持终端上显示书架和读者位置以及导航路径。图书检索导航系统相比传统的图书馆提供的图书借阅服务更加便捷直观,能减少借阅图书时的耗时。本文的主要工作可总结如下:(1)Zig Bee技术研究及定位算法改进。分析比较几种无线定位技术优缺点,确定以Zig Bee技术为依托构建图书馆室内无线传感网络。构建无线传感网络时,在图书馆各个书架上放置Zig Bee无线传感器作为参考节点,读者使用的手持终端连接带定位引擎的传感器作为盲节点。研究了几种常用的定位算法,并在加权质心算法的基础上提出了一种改进算法,改进的算法更加方便、实时性较强。通过Matlab对质心算法、PDR-WCL加权质心算法以及改进的算法进行了比较,实验结果表明改进的算法定位精度更高,定位误差在1米左右。(2)无线传感器节点的软硬件设计。在构建的Zig Bee无线传感网络中传感器节点包括参考节点、协调器以及盲节点,参考节点和协调器使用的芯片为CC2430,盲节点使用带有定位引擎的CC2431芯片。硬件方面分别设计了各节点的模块电路,如电源电路、串口电路、天线电路等,完成了各节点的PCB板设计。软件方面实现了节点与节点之间的无线通信以及节点的串口通信。(3)上位机及其与协调器串口通信设计。在VB环境下对上位机的主窗体、参考节点窗体、盲节点窗体以及地图窗体进行了设计,实现了在上位机上配置参考节点和盲节点的数据等功能。建立了上位机与协调器之间的串口通信,并将各节点配置数据发送给协调器,再由协调器无线发送至各参考节点和盲节点。在调试上位机与协调器串口通信时,将协调器与ARM7开发板连接,并通过串口助手观察到接收的数据与盲节点实际坐标一致,验证了上位机能正常工作以及上位机与协调器串口通信正常。(4)嵌入式手持终端的软硬件设计。硬件方面以STM32F103RCT6作为手持终端处理器芯片,搭载2.8寸TFT触摸屏用于输入和显示,由于手持终端作为盲节点使用,建立了其与带定位引擎的Zig Bee传感节点之间的串口连接。软件方面设计了虚拟键盘,在触摸屏上可以输入目标书架号,实现了手持终端与盲节点之间的串口通信以及显示目标书架坐标及读者实时坐标,继而根据两个坐标和电子地图实现路径规划。本文将Zig Bee定位技术与嵌入式紧密结合起来构建了一套图书检索导航系统,不仅可以解决图书馆室内定位系统,而且能为未来的智慧图书馆的建设提供一种模型。
【关键词】：ZigBee 无线传感网络 加权质心算法 图书 定位导航
【学位授予单位】：陕西科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TP391.44;TN929.5
【目录】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-12
• 1 绪论12-16
• 1.1 研究目的及意义12-13
• 1.2 国内外研究现状13-15
• 1.2.1 国外研究现状13-14
• 1.2.2 国内研究现状14-15
• 1.3 研究内容及论文章节安排15-16
• 2 系统方案设计16-20
• 2.1 系统需求分析16
• 2.2 方案设计16-19
• 2.3 本章小结19-20
• 3 定位算法研究20-33
• 3.1 无线传感网络概述20-23
• 3.1.1 组成结构20-21
• 3.1.2 网络拓扑21-22
• 3.1.3 网络特点22-23
• 3.1.4 系统无线传感网络构建23
• 3.2 基于测距的定位算法分析23-27
• 3.2.1 测距技术23-25
• 3.2.2 三边测量法25-26
• 3.2.3 三角测量法26
• 3.2.4 极大似然估计法26-27
• 3.3 无需测距的定位算法分析27-29
• 3.3.1 APIT算法27
• 3.3.2 DV-Hop算法27-28
• 3.3.3 质心算法28-29
• 3.4 改进加权质心定位算法研究29-32
• 3.4.1 加权质心算法29
• 3.4.2 改进的加权质心算法29-31
• 3.4.3 改进算法仿真与分析31-32
• 3.5 本章小结32-33
• 4 传感器节点设计33-46
• 4.1 节点硬件设计33-38
• 4.1.1 ZigBee芯片选型33-34
• 4.1.2 USB转串口电路34-35
• 4.1.3 电源电路35
• 4.1.4 高频天线35-36
• 4.1.5 协调器硬件设计36-37
• 4.1.6 参考节点及盲节点硬件设计37-38
• 4.2 节点软件设计38-45
• 4.2.1 IAR开发环境38
• 4.2.2 Z-stack开发流程38-39
• 4.2.3 协调器软件设计39-40
• 4.2.4 参考节点软件设计40-42
• 4.2.5 盲节点软件设计42-45
• 4.3 本章小结45-46
• 5 上位机与无线传感网络通信设计46-56
• 5.1 上位机设计46-48
• 5.1.1 上位机功能分析46
• 5.1.2 上位机开发环境46-47
• 5.1.3 上位机窗口设计47-48
• 5.2 上位机与协调器串口通信设计48-53
• 5.2.1 串口通信数据分析48-51
• 5.2.2 上位机串口通信设计51-52
• 5.2.3 协调器串口通信设计52-53
• 5.3 运行调试及分析53-55
• 5.4 本章小结55-56
• 6 手持终端设计56-72
• 6.1 手持终端功能分析56-57
• 6.2 手持终端硬件设计57-60
• 6.2.1 处理器芯片选型57-58
• 6.2.2 触摸屏模块设计58-59
• 6.2.3 电源模块设计59
• 6.2.4 ISP下载模块设计59
• 6.2.5 串口模块设计59-60
• 6.3 手持终端软件设计60-69
• 6.3.1 STM32 开发环境60-61
• 6.3.2 虚拟键盘软件设计61-65
• 6.3.3 显示界面软件设计65-67
• 6.3.4 手持终端与盲节点通信设计67-69
• 6.4 路径规划69-70
• 6.5 手持终端调试与分析70-71
• 6.6 本章小结71-72
• 7 工作总结72-74
• 7.1 工作总结72-73
• 7.2 工作展望73-74
• 致谢74-75
• 参考文献75-78
• 攻读学位期间发表的学术论文目录78-79

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前7条

1 邓彬伟;黄光明;;WSN中的质心定位算法研究[J];计算机应用与软件;2010年01期

2 韩东升;杨维;刘洋;张玉;;煤矿井下基于RSSI的加权质心定位算法[J];煤炭学报;2013年03期

3 朱洪波;杨龙祥;金石;张登银;程崇虎;朱琦;郭永安;;物联网的协同创新体系与智慧服务产业研究[J];南京邮电大学学报(自然科学版);2014年01期

4 董晓霞;龚向阳;张若林;严潮斌;;基于物联网的智能图书馆设计与实现[J];图书馆杂志;2011年03期

5 郭秀梅;;基于物联网的图书馆图书动态指示系统构建探讨[J];图书馆论坛;2012年05期

6 杨新宇;孔庆茹;戴湘军;;一种改进的加权质心定位算法[J];西安交通大学学报;2010年08期

7 罗卫兵;胡健生;;基于STM32+ucGUI的北斗导航定位系统设计[J];液晶与显示;2014年02期

  本文关键词：基于物联网技术的图书检索导航系统研究，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：344842