zigbee无线定位网络的精度分析及优化

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1、第33卷第1O期西安工业大学学报Vo1．33No．1O2013年1O月JournalofXi’anTechnologicalUniversity0ct．2013文章编号：1673—9965(2013)10—851—05ZigBee无线定位网络的精度分析及优化秦琰磊，汪焰恩，郭叶，魏生民(西北工业大学机电学院，西安710072)摘要：针对CC2430／CC2431的ZigBee无线定位网络误差产生的原因，对系统精度进行分析和优化．通过研究单向误差的方法，针对不同网络拓扑结构、不同参考节点间距，进行90小

2、组实验并对数据分析拟合．当网络参数A===78，一16，节点间距为30m、摆放方式为矩形拓扑结构的情况下，ZigBee无线定位网络的误差均值较小，定位稳定性最高．对参考节点间距为30m时的误差拟合曲线进行了分析，发现矩形的ZigBee无线定位网络区域可以近似分为误差稳定区域和误差单向偏差区域．结果表明：在构建无线定位网络时，可以根据需要选取最佳的参考节点间距，并对有误差的区域进行补偿，从而提高ZigBee无线定位网络的可用性，降低其使用难度．关键词：ZigBee技术；无线网络；定位精度；节点摆放方式中

3、图号：TB17文献标志码：A随着传感器技术、测试技术和信号处理技术的就是一个网络节点，每个网络节点的距离可以从标飞速发展，无线定位技术日益成熟，已被广泛应用准的75m到拓展后的几百米[1]，各个网络节点之于工业生产和控制领域．目前，市场上出现了许多间可以进行相互通信，并能嵌人到各种设备中，支用于复杂情况下的无线定位技术，如射频识别持地理定位功能，此外还可以实现一点对多点快速(RadioFrequencyIdentification，RFED)技术，但自组网的功能．因此在定位技术领域中，ZigBee技该

4、技术存在通信距离短、功能单一、定位效果差、刚术具有非常明显的优势．目前，对ZigBee定位精度干扰性及穿透力差、成本高等缺陷．而美、日等国的的研究主要有两种：①只分析定位精度而未优化实一些煤矿已运用红外技术实现了井下全方位跟踪验结果[。；②优化定位算法与仿真[4]．本文简化实定位，但由于其成本非常高而得不到广泛应用．其验模型，将对ZigBee无线定位网络的因素归结为他技术都有其各自的优缺点，如wi—Fi技术传输速网络拓扑结构和参考节点间距，因此本文将通过实率高、传输距离大，但定位精度一般、成本较高；蓝

5、验研究ZigBee网络拓扑结构和参考节点间距对定牙定位精度较差、传输距离短、抗干扰性较差；红外位精度的影响，及对定位精度的优化．线技术定位精度较差、成本较高、抗干扰性差．而ZigBee技术拥有定位精度高、通信距离长、1ZigBee定位技术网络构建覆盖范围广和成本低等优点，已开始有部分产品投1．1系统结构入市场．ZigBee无线定位网络是由ZigBee定位技术搭建的无线数据传输网络平台，最多可由65000ZigBee无线定位网络系统的结构如图l所个无线数据传输模块组成，每个网络数据传输模块示．在一定距离

6、范围内放置10个CC2430作为参*收稿日期：2013—04—16基金资助：新疆自治区科技支疆项目(201191115)作者简介：秦琰磊(1985一)，男，西北工业大学硕士研究生．通讯作者：汪焰恩(1976一)，男，西北工业大学副教授，主要研究方向为人工骨设计与快速成型、计算机辅助数值分析，制造业信息化E-mail：wangyanen@nwpu．edu．cn．852西安工业大学学报第33卷考节点、一个代替任意目标位置的CC2431作为定2定位误差的影响因素及解决方案位节点构成一个ZigBee无线定位网

7、络，并通过协调器和计算机连接，组成了一个完整的有线与无线根据式(1)，A和7z值为确定的经验值，RSSI结合的定位控制系统．值是影响d值的唯一因素，而RSSI值易受外界环境的干扰L6]，因此实际中影响系统定位精度的因素包括温度、湿度、风速、参考节点间距离和网络的拓扑结构等．温度、湿度和风速等是外界环境决定的，且这些条件相对稳定，所造成的影响几乎可以忽略参考节点cc2430不计[7]．因此，只有网络的拓扑结构和参考节点间定位节点cc2431的距离，所以下面着重从这两个方面考虑优化系统的定位误差．文中的设

8、计模型是采用单向误差分析图1ZigBee定位系统结构方法，将误差分解成横向和纵向，为了简化模型和Fig．1StructureofZigBeepositioningsystem分析的复杂度，本文只考虑横向误差而忽略纵向误ZigBee无线定位网络的启动方式是开启协调差，计算出横向的误差趋势和找到提高精度的方器和其他各节点，协调器启动整个网络，其它节点法．实验节点的排布方法如图1所示，横向上排布会自动加入到网络并组成ZigBee定位区域．Zig—5个参考节点，