基于Zigbee无线传感器网络定位的研究

发布时间：2020-07-01 20:04

【摘要】：随着无线传感器网络的发展,人们开始意识到移动物体位置信息的重要性,确定的位置信息带来的相应的服务得到重视,人们开始大量的对无线定位的方法和算法进行研究。而Zigbee技术作为无线传感器网络技术的一种,因其低速率、低成本和低功耗的优越性受到了人们青睐,在无线传感器网络中的应用也得到了大力推广,同时其能满足本文对定位系统的需求,所以选择其作为解决方案。本文介绍了国内外无线传感器网络定位的发展历程和研究现状,说明了选题的研究背景与意义,设计了基于Zigbee的无线传感器网络定位系统,包括对该定位系统的软件与硬件的设计。无线传感器网络的定位本质上就是对盲节点的定位,本文采用的是基于接收信号强度指示的方法来完成对盲节点的定位。该定位系统中包含三种类型的节点：参考节点、盲节点和协调器节点。其中协调器节点是完成人机交互的核心部分,由一个CC2430芯片模块构成,盲节点采用的是内置定位跟踪引擎的CC2431芯片模块,参考节点采用的CC2430芯片模块并由人工部署在已知的位置,参考节点与盲节点进行组网。对两种不同定位机制的定位算法进行了详细的介绍：分别是基于距离和无需测距的定位算法。通过对几种定位算法的比较,以及本文对定位系统低成本、低功耗、易实现等要求,选择了基于RSSI的定位算法,并对RSSI定位算法进行研究和分析,同时介绍了三种盲节点坐标计算方法。由于实际情形与理论的理想情况的不同,总会存在定位误差,所以本文在原有的RSSI定位算法的基础上,从测距阶段和坐标计算阶段对RSSI定位算法进行改进。在测距阶段,引入了平均值模型和高斯滤波模型,从而减少了在测量中一些小概率、大干扰事件的影响,提高了测量值的准确性；在坐标计算阶段,结合实际情形,对原有的三边测量法进行了改进,以达到减小定位误差的目的。进行了Matlab仿真实验,由实验结果验证改进的定位算法的有效性。最后利用实验室现有的无线龙设备搭建了基于Zigbee的定位系统,进行了实验并记录数据。通过对实验数据的分析,得到改进的三边测量法与另外两种定位算法的对比结果,得出与前面Matlab仿真实验一致的实验结果。用具体实验证明改进的定位算法的可行性。
【学位授予单位】：广东工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TP212.9;TN92

【参考文献】