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ZigBee无线网络室内双向定位系统的研究

刘小康  
【摘要】:伴随着信息时代的到来,物联网、无线传感器网络等逐渐步入我们的生活。无线传感器网络以其网络节点数量巨大,无线网络自组织,低功耗无线通信,短距离无线连接等诸多优势在智能家居,智能抄表,医疗监护,环境监测等场景拥有十分广泛的应用。ZigBee技术作为物联网的一种支撑技术,也已经开始在众多领域广泛的应用。 如今,在任何时间确定用户或物品的实际位置已经成为一项重要的信息服务,室外定位技术到目前为止已经发展的十分成熟,如何提供一种既精确又便捷的室内定位服务将会成为未来基于位置服务的研究热点。随着物联网技术的不断发展,无线传感器网络的建立会越来越普遍,应用ZigBee网络进行室内定位系统的设计,不用增加过多额外的硬件设备,直接应用已经组网的ZigBee网关及路由设备外加须定位的节点就可实现,十分便捷。通过设计相应的定位算法可以实现高精度定位,本文选取了ZigBee技术作为这种基于位置服务的载体,提出一种基于ZigBee网络的室内双向定位系统,将ZigBee定位方式从被动监控式扩展到移动节点自定位和被动监控式定位相结合的双向定位模式。 在理论研究的基础上运用TI公司的CC2530解决方案开发了一套ZigBee双向定位系统硬件装置,包括协调器、参考节点、以及移动节点。 结合室内复杂环境以及定位精度的要求提出了一种基于路径损耗模型的位置指纹数据库建立算法,这种方法极大节省了建立指纹库的时间,结合实际测量法建立指纹库进行定位计算,在保证定位精度的同时使指纹库建立和更新十分方便。在不同环境中进行实验,使用本文提出的限定区域最邻近算法、限定区域加权最邻近算法、限定区域贝叶斯算法计算用户的位置,最优情况下平均定位误差可限制在1.5m以内。


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