ZigBee技术在消防员火场定位系统中的应用研究

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1、ZigBee技术在消防员火场定位系统中的应用研究ZigBee技术在消防员火场定位系统中的应用研究摘要：ZigBee技术是一种低复杂度、高灵活度的双向无线通信技术，其在定位系统、远程控制系统中具有非常广泛的应用。基于ZigBee技术开发定位系统不仅可以同时为多节点同时提供定位与无线通信服务，还能够实现数据采集、传感器定位、数据传输的自动化与智能化。本文对ZigBee技术在消防员火场定位系统屮的应用研究进行了分析与研究。关键词：ZigBee技术；定位；远程控制；无线通信中图分类号:TP212.9；TN929.5ZigBee技术是

2、一种近距离无线通信技术，该技术可以将多种传感器构建成为传感器网络，然后利用ZigBee传输总线进行无线通信,具有功耗低、成本低、容量高、可靠性强等特点。基于该技术所构建的无线通信网络内的传感器可以以接力的方式实现数据的传输，以相关参数为指标，可以实现传感器的快速定位。1ZigBee技术及其传输网络特征ZigBee网络的工作频段有2.4GHz、868MHz以及915MHz等三个频段，所能够覆盖的最大距离不超过75m,网络节点数量可达上百个甚至上万个，网络内设备的数据传输率有限，但是其工作时的能耗较低，组建成本低廉，可实现灵活叮

3、靠部署。具体来说，ZigBee网络的特征分为以下几方而：（1）基于ZigBee技术的器件所使用的频段在ISM频段，是一种公共频段，不需要进行授权即可使用，并且该传输网络可用的信道数可达27个，通信速率有3中模式。（2）ZigBee网络的数据传输速率较低，但是能够满足低通信速率耍求的监控应用需求，并且传输速率可选择性强，匹配耍求灵活。（3）ZigBee网络中相邻节点间的有效传输距离只有几十米，但是可以通过增大射频发射功率的方式进行覆盖范围拓展。（4）支持ZigBee通信的设备大多具有“休眠”、“待机”等工作机制，这一机制的引入

4、可有效降低网络的功耗，正常情况下，使用普通碱性电池提供电源，标准ZigBee网络可连续工作超过半年。（5）ZigBee网络内的各节点能够在非常短的时间内由休眠状态转入工作状态，并接入到网络通信系统中，其响应能力非常突出。（6）ZigBee网络内各节点、各模块间的通信采用了兀余设计，还针对性的对认证、重传以及阻塞等网络传输问题进行了优化，从而有效减少了数据传输过程中的竞争与冲突问题。（7）ZigBee网络内的单个主控设备最大可以配置254个从属设备，还可以使用网络协调器等器件将超过65000个节点接入网络，实现大范围的网络覆盖

5、。（8）ZigBee网络还支持多种组网方式，为保证网络通信安全，其采用了三层安全层策略，不同安全控制机制负责不同的数据传输层。1ZigBee技术在消防员火场定位系统中的应用实现ZigBee定位网络中的无线传感器分为三类：协调器节点、参考节点以及被定位冃标移动节点。其中，协调器节点可作为ZigBee网络的网关对网络内的传感器节点进行组网和数据采集，具体功能为:响应控制中心的控制指令，开放ZigBee传感网络，允许其他节点接入网络，并将接入网络内的节点数据上传给控制中心进行处理。参考节点是一类具有确定位置信息的、固定的网络传输节

6、点，主要负责将其位置信息如RSSI值等传输给控制中心，辅助控制中心分析确认需要定位目标的位置信息。被定位目标移动节点可被安置在消防现场或者消防员身上，供控制中心监测其状态或确定位置。定位中所使用的算法可以采用RSSI定位算法，该算法以RSSI值作为核心定位参数，移动节点与参考节点间的RSSI值越大说明两者Z间的距离越近，参考其他参考节点的RSSI值即可确定目标的位置信息。具体的，移动节点启动采集数据事件，并向其网络覆盖范围内的参考节点广播定位请求信息，之后移动节点会收到若干个参考节点所返冋的可表征信号强度的RSSI值，移动节

7、点将该值与参考节点的地址存储在表单中，当接收信号个数达到预设值或者接收时间达到预设时间后，移动节点停止反馈信息采集，进入定位分析状态。分析结果中，移动节点选取RSSI值最大的参考节点作为其位置定位结构信息上传给协调器，完成该节点的定位。需要注意的是，单个参考节点可能会发送多个反馈信号，移动节点可以所所接收到的同一参考节点的RSSI值取平均后进行存储与分析。定位实现流程如下图1所示。图1移动节点定位实现流程图1ZigBee无线通信软件实现流程为节约成本，ZigBee无线通信单元设计过程中所使用的开发环境为IAR嵌入式工作平台，

8、所采用的协议栈为Z-Stack协议栈。利用IAR平台可以完成I/O端口的配置、时钟的设定、中断响应的设计以及射频信号收发等功能设定。考虑到联动应急系统的通信方式为点对点式，因而网络拓扑结构可以简化处理，在物理层中进行程序编写來完成数据的收发。为提升系统的自动化程度，可以充分运用缓冲区特性进