基于ZigBee技术的室内定位系统研究与实现 - 硕士学位论文 - 图文

大连理工大学 硕士学位论文

基于ZigBee技术的室内定位系统研究与实现

大连理工大学硕士学位论文

摘 要

随着现代通信技术和无线网络的快速发展，人们对定位与导航的需求日益增大，尤其在复杂的室内环境，如机场大厅、展厅、仓库、超市、图书馆、地下停车场、矿井等环境中，常常需要确定移动终端、设施与物品在室内的位置信息。但是受定位时间、定位精度以及复杂室内环境等条件的限制，比较完善的封闭空间定位技术目前还无法很好地利用。本文的重点就在于设计并实现了一种低成本、实用的无线传感器定位系统。

基于IEEE 802．15．4标准的Zigbee技术是一种新兴的低成本、低功耗、低速率的短

距离无线通信技术。随着Zigbee技术越来越多地被用于家庭自动化、遥测遥控、汽车自动化和医疗护理等应用领域，基于ZigBee网络的实时定位问题正日益受到关注。

本论文主要研究了基于ZigBee网络的室内无线定位技术，并在此基础上实现了一个针对办公室及楼道环境的定位系统。基于大量的实测数据，通过对数据的详细分析，总结出几种实用定位方法的特点，提出一种基于环境信息的混合定位法，这种方法融合了RSSI和LQI。本文实现了一个定位系统，它包括硬件平台、节点通信程序和上位机监测软件三部分。本文详细介绍了三部分的实现。其中，硬件平台以集成了射频与51 微控制器的CC2430芯片为核心，该平台包括射频模块、辅助电路、功能指示电路等。实际节点可以根据其类型特点，选取硬件电路的不同部分加以实现。节点通信程序的开发以TI公司提供的Z．Stack协议栈为基础，论文详细介绍了节点间通信流程，给出了各类节点详尽的通信实现方法。在VC++6．O环境中编写了上位机监测软件，论文给出了详细的软件实现方案。

论文最后对定位系统进行了实际测试。测试表明：本系统达到了设计要求，是一个低成本、易实现的系统。同时，针对实验中发现的不足，给出了进一步完善功能的方法。

关键词：室内定位系统；ZigBee；Z．STACK；RSSI；混合算法

基于ZigBee技术的室内定位系统研究与实现

The Research and Realization of indoor localization based on ZigBee

Abstract

W砧the rapid development of modern communication technology and wireless network，people’S demand for positioning and navigation is increasing．Especially in complex indoor environments，suchastheairporthall，exhibitionhalls，warehouses，supermarket，library，

underground parking，mine and SO on，in all these cases，the indoor Iocation informationof

Mobile terminal or its holder，facilities and materials need to be identified．But as the

limitation of positioning time，positioning accuracy indoorenvironment conditions，well—positioning as well as the complexity of the unable to be used technology is still

inanencloseurespace．ThecombinationofZigBeetechnologyandlocalizationisoneofthekeyresearches．

ZigBeetechnology，basedontheIEEES02．15．4protocol，isanewlydevelopedshort range wireless communication technology诵tll the merits of low cost，low power consumptionatcomparablelowerdatarate．Ⅵ％1etheZigBeetechnologyismoreandmore frequently adopted in application areas like home automation，telemetering and remote control，mobile automation，medical treatment and SO on，the real—time localization in the ZigBee

network becomesa hot topic recently．

TMS paper,aiming at ZigBee network，investigates the indoor wireless location techniquesandimplementsareal·timelocationsystemwiththetargetuseintheofficeand corridor．Basedon numerousmeasurements，themerits andfaults of several applied location

．AlocalizationmethodwhichisthecombinationofRSSIandLQIis methodsaresummarizedproposed．Thispaperachievesalocationsystem．threepartsareincluded．TIleyarehardware

platform，communicationprogram of nodes and PC monitor software．‰achievementof

everypartisclearintroducedinthispaper．ThecoreofhardwareplatformisCC2430whichis

integratedbyRFand51MCU，thelocalizationnodesaredesignedandmade．ItincludesRF

module，auxiliarymoduleandfunctionindication circuits．In actual applications，Basedonthe

function differences of nodes，different parts of the hardware platform call be selected to achieve corresponding functions．The exploitation of node communication program is based

on Z—Stack protocol stack which is provided by TI，111e paper introduces the nodes

communicationflowelaborate．neachievement ofdifferentkindsofnodesare

ways iSproposedinthispaper．

gave．In

Visual c++6．0 circumstance，the pc monitor software is compiled，elaborate softwaresolution

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Intheend，practicaltestisimplemented．Thissystemisconfirmedtobeagoodone，，itisalowcostandeasyachievedsystem．Aimattheshortagewhichwasfoundduringthetestthemethodtoconsummatethefunctionisproposed．

Key Words：IndoorLocalization System；ZigBee；Z—STACK；RSSI；Hybrid Algorithm

大连理工大学学位论文独创性声明

作者郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下进行研究工作所取得的成果。尽我所知，除文中已经注明引用内容和致谢的地方外，本论文不包含其他个人或集体已经发表的研究成果，也不包含其他已申请学位或其他用途使用过的成果。与我一同工作的同志对本研究所做的贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。

若有不实之处，本人愿意承担相关法律责任。

学位论文题目： 作者签名： 基王圣ig旦曼曼垫苤鲍室凼定焦丕统盟究生塞趣

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