基于ZigBee的无线网络定位技术的研究与实现.pdf

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1、2010年第29卷第2期传感器与微系统(TransducerandMicrosystemTechnologies)13基于ZigBee的无线网络定位技术的研究与实现王静，张会清(北京工业大学电子信息与控$,J-r程学院，北京100124)摘要：基于接收信号强度的无线网络室内定位是定位领域的一个新的研究热点。为了满足室内定位对精度的要求，常见的方法是利用通信模块在室内环境下建立定位网络。介绍了基于ZigBee协议的CC2431定位系统，分析了基于滤波算法和三边测量的定位算法，在支持ZigBee协议的CC2431模块上实现了

2、定位算法，通过在室内环境下进行实测实验对比了2种定位算法的定位误差，结果表明：提出的定位算法较系统自带定位算法提高了定位精度，定位效果良好。关键词：接收信号强度；ZigBee；CC2431；定位算法中图分类号：TP393文献标识码：A文章编号：1000-9787(2010)02-0013--03ResearchandimplementofwirelessnetworkslocationtechnologybasedonZigBeeWANGJing，ZHANGHui—qing(CollegeofElectronicandC

3、ontrolEngineering，BeijingUniversityofTechnology，Beijing100124，China)Abstract：RSSI—basedindoorlocationinWLANiSahotresearchtopicinthefieldoflocationestimation．Tomeettherequireofindoorlocation．moreandmoremethodsdirectlyuseof-the。shelfwirelesscommunicationsmoduletoes

4、timatethelocationofthetargetnode．CC2431locationsystembasedonZigBeeprotocol，locationalgorithmbasedonsmoothingalgorithmandtrilaterationandapplicationofRSSI—basedlocationtechnologyareintroduced．ResuhsshowthatthelocalizationsystemiSusedinrealindoorenvironmentandimpro

5、vedprecisioneffectivenessoflocation．Keywords：received—signal—strength；ZigBee；CC2431；locationalgorithm0引言1ZigBee协议栈与网络结构从2O世纪9O年代末起，许多高校和研究机构开始了ZigBee协议栈是基于标准的七层开放式系统互联室内定位技术的研究，具有代表性的有Cambridge主持的(OSI)模型，但仅对那些涉及ZigBee的层予以定义。ActiveBadges项目⋯，之后进一步改进为ActiveBats，IEEE

6、802．5．4-2003标准定义了下面2个层：物理层(PHYCricket以及微软的EasyLiving项目等。基于信号强度的层)和媒介层(MAC层)。ZigBee联盟在此基础上建立了网络层(NWK层)与应用层(ALP)框架的设计。其中，应用层方法与基于到达时间(TOA)和信号到达角度(AOA)定位又包括应用支持子层，ZigBee的设备对象(ZDO)以及制造相比，它不需要添加额外的硬件设备来进行精确的时间同商定义的应用对象。协议栈架构如图1所示。步和角度测量，能充分利用现有的无线网设施，将定位系统的应用范围扩大到楼群和室

7、内，降低成本，因此，成为定位应用层技术的研究热点。应用架掏在室内定位系统开发研究方面，常用的方法是在室内鄹络／安全屡ZiBe环境下建立小范围定位网络。目前，越来越多的定位直接c子屠利用现成的无线通信模块来估计对象节点的位置。ZigBee物理层技术以其独特的优越性在众多无线通信技术中应用越来越图1ZigBee协议栈架构广泛。Fig1StructureofZigBeeprotocolstack收稿Et期：2009-07-0714传感器与微系统第29卷2定位系统3定位算法与软件实现2．1系统定位原理与开发平台3．1滤波算法Zi

8、gBee无线定位系统由ZigBee节点组网，节点内信号强度的定位算法中信号强度值随环境的改变有很置ZigBee协议栈，分为参考节点和盲节点。参考节点是将高的灵敏度，这就会限制测量的准确度。事实上信号强度坐标设置成已知的一类静态节点，盲节点是一类可移动的和距离之间的关系很不让人满意，在环境中存在很大的波节点，在参考节点