基于zigbee的室内无线定位技术研究学位论文

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1、基于ZigBee的室内无线定位技术研究摘要定位技术是位置服务的核心要素之一，随着智能终端的普及，人们在生活和工作中越来越多地应用到位置服务，而这一切的前提是定位。定位技术方式也从单一地依赖全球定位系统发展到应用多种方式进行室内室外无缝定位。无线通信技术的成熟和发展，促进了新型无线业务的出现，越来越多的应用都需要自动定位服务。为了解决自动定位的问题，基于卫星通信的全球定位系统(GPS)出现了，其良好的定位精度解决了很多军事和民用的实际问题；但是当需要定位的物体位于建筑物内部(如办公大楼内)，其定位精度就明显下降了。因此，必须研究新的室内定位技术以弥补GPS的不足。基于

2、ＩＥＥＥ８０２．１５．４标准的Ｚｉｇｂｅｅ技术是一种新兴的低成本、低功耗、低速率的短距离无线通信技术。随着Ｚｉｇｂｅｅ技术越来越多地被用于家庭自动化、遥测遥控、汽车自动化和医疗护理等应用领域，基于ＺｉｇＢｅｅ网络的实时定位问题正日益受到关注。本文介绍了几种室内定位技术，通过比较的得出ZigBee是最合适的室内定位技术，以及此种定位技术的优势。关键词：ZigBee室内定位技术无线通信随着现代移动通信技术和无线网络的蓬勃发展，人们对无线定位的需求与日俱增。接下来，就此进行个讨论。1．无线定位技术的发展无线定位服务是指通过无线终端和无线网络的配合，确定移动用户的实际位置信

3、息，从而提供用户所需的与位置和方向相关的服务。无线定位服务的发展始于美国。１９９６年，美国联邦通信委员会￥ｌＪ定了Ｅ．９１１法规ＩＩＪ，要求所有移动通信运营商，在移动用户发出紧急呼叫时，必须向公共安全服务系统提供用户的位置信息和终端号码，以便对用户实施紧急救援工作，并要求分阶段实施定位精度不断提高的用户定位服务。１９９９年ＦＣＣ对Ｅ．９１１法进行修订，对定位精度提出新的要求，极大的促进了美国ＬＢＳ（ＬｏｃａｔｉｏｎＢａｓｅｄＳｅｒｖｉｃｅ）产业的快速发展。此后，日本、德国、法国、瑞典、芬兰等国家纷纷推出各种各具特色的商用定位服务。这些服务主要应用于：公共安全，如紧急

4、救援；报警信息发布，跟踪业务，如犯罪嫌疑人的跟踪，走失老人和儿童的寻找，车辆的防盗报警，交通监控；基于位置的信息业务：如车辆导航服务，城市观光；基于位置的信息发布等。无线定位服务已经在军用、民用和商用领域证明了其重要性。现今实用的定位系统多半基于ＧＰＳ技术，导致应用成本较高。低成本、高可靠性的新型定位系统的研究开发变得非常紧迫。另一方面，无线传感器网络（ＷＳＮ）可以使人们在任何时间、任何地点和任何环境条件下获取大量详实而可靠的信息。因此，这种网络系统可以被广泛应用于国防军事、国家安全、环境监测、交通管理、医疗卫生、制造业、反恐、抗灾等领域，它是信息感知和采集的一场革

5、命。由于ＷＳＮ的低成本、便于大规模应用，使得以ｗＳＮ为载体的定位研究被给予了广泛的关注。ＷＳＮ的定位机制逐渐成为其主要技术之一。在无线通信协议体系中，ＩＥＥＥ８０２．１５．４是其中一种新兴的协议标准，因其优越性，它获得了快速的发展。它确定了低速个人局域网Ｊ（ＬＲ．ＷＰＡＮ）标准，定义了物理层（ＰＨＹ）和媒体接入控制层（ＭｅｄｉａＡｃｃｅｓｓＣｏｎｔｒｏｌ，ＭＡＣ）。２００３年，ＺｉｇＢｅｅ联盟在物理层和媒体接入控制层的基础上对网络层（ＮＷＫ）和应用层（ＡＰＬ）进行了具体定义，为用户提供了大量的ＡＰＩ函数，从而形成了完整的ＺｉｇＢｅｅ协议。ＺｉｇＢｅｅ技术作为一种新兴

6、的低成本、低功耗、低速率的短距离无线通信技术，它的独特技术特点使得其成为ＷＳＮ中的理想通信技术选择。随着对ＺｉｇＢｅｅ技术研究的不断深入，大量的实用ＺｉｇＢｅｅ硬件、软件载体都相继被推出，使得基于ＺｉｇＢｅｅ技术的ＷＳＮ和定位技术获得了迅猛的发展。尤其是基于ＺｉｇＢｅｅ技术的定位系统的研究与开发逐渐成为了一个研究热点。2.其他典型室内无线定位系统2.1室内GPS定位技术ＧＰＳ是目前应用最为广泛的定位技术。卫星定位的优点是定位精度较高，定位精度可以达到几米的范围，而且卫星有效覆盖范围大，且定位导航信号免费。缺点是需要终端内置卫星接收模块，定位精度受终端所处的环境影响较

7、大，而且定位器终端的成本较高。当ＧＰＳ接收机在室内工作时，由于信号受建筑物的影响而大大衰减，定位精度也很低，要想达到室外一样直接从卫星广播中提取导航数据和时间信息是不可能的，甚至无法完成定位。为了得到较高的信号灵敏度，就需要延长在每个码延迟上的停留时间，Ａ—ＧＰＳ（ＡｓｓｉｓｔｅｄＧＰＳ，无线网络辅助ＧＰＳ）技术为这个问题的解决提供了可能性。室内ＧＰＳ技术采用大量的相关器并行地搜索可能的延迟码，同时也有助于实现快速定位。2.2室内WiFi定位技术随着移动互联网业务的发展，涌现了如周边搜索等创新的业务，这些业务重视用户体验，对定位的时延要求很高，在移动终端发起定位