基于zigbee技术的室内定位系统设计

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1、第一章前言上海师范大学硕士学位论文(GIobaINaVigationSateIliteSyStem)，无线定位技术(无线通信信号、射频无线标签、超声波、光跟踪、无线传感器定位技术等)，其它定位技术(计算机视觉、航位推算等)，以及GNSS和无线定位组合的定位技术(A．GPS或A—GNSS)。但是受定位时间、定位精度、设备复杂性以及复杂室内环境等条件的限制，目前比较完善而且价格相对低廉的室内定位系统还很少。1．2国内外研究现状1993年AT&T提出的红外感应定位系统即ACtiveBadge系统【131，ACtiveBadge定位系统的优点是因为使用了红外

2、通信，因此功耗极低，同时也可以做到很小的体积。但是系统存在以下不足：·过程复杂，延迟时间过长。每个移动目标发射出信号要经过一个集中的处理以后才能返回结果。15秒发射一次信号，即大概15秒才能得到一次位置坐标，这样对于定位一些在室内不停移动的目标来说其定位速度就显得太慢。·定位系统采用的是有线连接方式设计。系统不仅需要有以太网线的支持，而且还需要多个工作站。这样做提高了系统的运行成本和布置难度。2000年微软公司研发的基于RF(RadioFrequency)技术的FIADAR(RadioDetectionandRanging)系统，该系统采用802．1

3、1网络对于空间进行定位。但是该定位系统需要建立在802．11网络设施基础之上，而且系统定位精度也有待提高。2000年MIT实验室研发的Cricket系统，目前该系统的软件版本已经更新到2．3．2。该系统是采用超声波定位的典型例子，它采用超声波时延信号进行定位，其优点是定位精度较高。但是该系统由于需要同时发射RF和超声波信号，因此需要较高的底层硬件设施投资，而且系统功耗也比较大。尤比森斯公司开发的新型定位系统Series7000，该系统采用UWB进行实时定位，该定位系统在三维空间具有15cm的定位精度，该定位系统成本偏高，在定位精度要求不高而定位系统成

4、本有要求的场合就不适合。目前国内从事室内定位技术研究的机构主要集中在科研院所和高校。复旦大学提出的室内CDMA用户定位方法和基于接收信号强度测量的室内定位算法，目前该算法还停留在实验仿真阶段。西安交通大学从事的基于无线局域网的用户定位，该定位系统的定位算法建2上海师范大学硕士学位论文第一章前言立在无线局域网的硬件基础设施之上，因此在一些没有无线局域网的地点就无法定位或者需要预先铺设室内局域网。因此该定位系统就存在较大的局限性。除了上面所提到的一些比较典型的国内外关于室内定位所采用的技术之外还有其它一些室内定位技术，例如Bat定位系统、Conste¨a

5、tion追踪系统等。1．3课题的目标本论文对比国内外室内定位跟踪系统，对lEEE802．15．4亿igBee网络环境下的室内移动目标定位进行研究，提出基于ZigBee技术的室内定位系统设计框架。课题研究希望所设计的室内定位系统具有下面几个方面的特点：(1)较高的定位精度：针对通常情况下对室内人员或者物品定位所需要的精度要求，本系统的定位精度设计预期达到1m左右。(2)较低的系统成本：设计的定位系统的总成本希望普通个人用户都有能力使用该系统。(3)实时性方面：设计的定位系统能够满足目标在室内不停移动(诸如人员走动、汽车缓慢驶入驶出车库)情况下的实时性要

6、求。(4)较低的系统功耗：系统采用电池供电情况下预期可以工作半年以上。1．4论文的主要工作和内容安排本论文将首先研究室内定位技术和IEEE802．15．4标准和ZigBee协议，然后针对现有的定位系统存在的不足提出本系统的设计预期目标。第三，研究定位系统的硬件、软件、定位算法的设计，使得设计的定位系统在后期的测试中能过满足设计指出提出的四项指标：较高的定位精度、较低的系统成本、较高的系统实时性和较低的系统功耗。本论文的内容安排具体如下：第一章前言：介绍了本论文的研究背景、国内外研究现状、目标和工作安排。第二章室内定位技术：阐述了室内定位的特点以及室内

7、定位系统的常见的分类方法，详细介绍了基于RSSI的ZigBee室内定位系统。第三章ZigBee技术：介绍了IEEE802．15．4亿igBee技术特点，ZigBee网络的拓扑结构和网络设备，阐述了ZigBee技术的物理层、媒体访问控制层、网络层、应用层等各层协议的特点和主要功能。第四章定位系统设计：主要介绍定位系统设计中使用的开发工具；定位系统设3第一章前言上海师范大学硕士学位论文4计过程中主要涉及到的一些问题；以及介绍定位系统的软件和硬件设计的具体内容。第五章实验及结果分析：设计实验的测试环境，并且利用测试环境对系统的性能进行测试和总结，对定位算法

8、提出改进。第六章总结与展望：对本文中提出的定位系统设计方案进行了总结，对未来的工作提出了展望。上海师范大学硕