集群室内实时定位系统——软件方案设计书开题报告

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1、淮阴工学院毕业设计(论文)开题报告学生姓名：学号：专业：电子科学与技术设计(论文)题目：集群室内实时定位系统——软件设计指导教师:2014年2月10日毕业设计（论文）开题报告1．结合毕业设计（论文）课题情况，根据所查阅的文献资料，每人撰写2000字左右的文献综述文献综述1研究背景随着无线通信和无线传感器网络技术的发展，基于位置的服务(LBS)显得越来越重要。在室外环境下，全球定位系统(GPS)已经比较成功地解决了定位问题，它通过GPS接收机测量来自5～24个卫星信号的到达时间差(TDOA)进行位置估算[1]，可以提供接近全球的定位覆

2、盖范围。但GPS采用的微波极易被浓密树林、建筑物、金属遮盖物等吸收，因此，GPS只适合在户外及天空开阔度较佳处使用。在室内场合，由于信道环境复杂、微波信号衰减厉害、测量误差大，GPS无法满足人们对活动频繁的室内定位和导航的需求[2]。但是室内却是与人类生活生产关系最密切的场合，室内定位服务存在大量应用需求，譬如仓库里面某些存储产品的位置检测、传输带上的商品检测、医院里医护人员或者仪器的位置、失火建筑物中消防人员的位置、以及遍布在工厂里面的贴有标签的保养工具等等，因此研究室内定位技术具有十分重要的意义[3][4]。2国内外的研究状况及

3、趋势2.1室内定位常用的方法及优缺点室内定位技术主要包括超声波定位技术、红外线定位技术、超宽带定位技术、射频识别定位技术等。超声波室内定位抗干扰性强，定位精度可达厘米级，但超声波在传输过程中衰减明显从而影响其定位有效范围，并且需要大量的底层硬件设施，成本太高、无法大面积推广[5]。红外线室内定位通过红外发射机向室内固定放置的红外接收机周期发送该待测物唯一ID，其定位精度能达到5~10m，但红外定位技术功耗较大，红外线在传输过程中易于受物体或墙体阻隔且传输距离较短，容易受室内灯光的干扰，定位系统复杂度较高，有效性和实用性较其它技术仍有

4、差距[6]。超宽带室内定位是近年来新兴的一项基于极窄脉冲的无线技术，系统包括UWB接收器、UWB参考标签和主动UWB标签，常采用TDOA测距定位算法，定位精度为可达到6~10cm，但造价较高、无法大面积推广[7]。射频室内定位采用非接触式双向通信交换数据以达到识别和定位的目的。这种技术这种技术作用距离短，一般最长为几十米。但它可以在几毫秒内得到厘米级定位精度的信息，毕业设计（论文）开题报告且传输范围很大，成本较低。同时由于其非接触和非视距等优点，可望成为优选的室内定位技术[8]。目前，射频识别研究的热点和难点在于理论传播模型的建立、

5、用户的安全隐私和国际标准化等问题。优点是标识的体积比较小，造价比较低，但是作用距离近，不具有通信能力，而且不便于整合到其他系统之中[9]。ZigBee技术是一种新兴的短距离、低速率无线网络技术，它介于射频识别和蓝牙之间，也可以用于室内定位。它有自己的无线电标准，在数千个微小的传感器之间相互协调通信以实现定位。这些传感器只需要很少的能量，以接力的方式通过无线电波将数据从一个传感器传到另一个传感器，所以它们的通信效率非常高[10]。ZigBee最显著的技术特点是它的低功耗和低成本。应用ZigBee技术的室内定位系统是通过在传感器网络中布

6、置参考节点(或称基站)和移动节点(或称盲节点、标签)构成系统的，参考节点为静态节点，它们发送位置信息和RSSI值给移动待测节点，该节点将数据写入定位模块，分析计算得到自身位置。该系统常采用分布式节点设置，可以减少网络数据工作量和通信延迟的问题。定位精度在2m以内，但网络稳定性还有待提高，且易受环境干扰[11][12]。2.2ZigBee定位技术ZigBee定位技术分为基于距离的定位和非基于距离的定位[13][14]。节点测距技术是基于距离的节点定位技术的基础。常用的测量节点间距离的方法主要有TOA(TimeofArrival)，TD

7、OA(TimeDifferenceofArrival)、超声波、RSSI(ReceivedSignalStrengthIndicator)和TOF(TimeofLight)等。TOA和TDOA测距技术都是通过信号的传播时间和信号的速度两个参数来计算距离的，无线信号传输速率大，时间测量上很小的误差就可能导致距离上很大的误差，并且TOA需要昂贵的设备来保持时间同步，能量消耗大。超声波测距方法是指当发射节点发射的超声波遇到障碍物时就会发生反射，反射波可由接收器接收，这样只要测出超声波从发送点到反射回来的时间间隔△t，就能测距[15][16

8、]。利用超声波测距很精确，测量误差只有10cm，但由于超声波是一种声波，易受环境温度、湿度等因素的影响。此外，需要额外的硬件支持，增加了节点的硬件成本和尺寸[17]。RSSI是最基本的测距方法，基本不需要额外的硬件设备，实现方法简单。