ZigBee无线定位毕业设计.ppt

基于Zigbee协议的无线定位网络在安保系统中的应用AZigBee-basedApplicationinSecuritythroughWirelessLocationNetworks,毕业设计,文献综述,课题背景介绍GPS设备通常能耗高、体积大、成本高，更适合于空旷的室外环境，ZigBee技术的出现为小范围例如室内无线定位技术注入了新的希望，因为它具有低成本，低功耗，易于组网等特点。本文提到的CC2431无线定位芯片由TI公司和摩托罗拉公司共同研发，它是一个带硬件定位引擎的芯片，能满足低功耗，符合IEEE802.15.4标准。定位精度达到0.25米，误差在3米内。,无线定位系统的国内外发展现状,1992年，ActiveBadge系统产生于英国剑桥，是最早的室内定位系统之一。1998年，Microsoft公司开发出RADAR定位系统，它是基于RSSI技术的室内无线射频定位系统。2000年，MIT研制的Cricket系统是现在仍在使用的室内定位系统之一。2001年，AHLOS系统出现，它是一种混合定位系统。2002年，加利福尼亚大学的Calamari系统也是一种混合定位系统。,这几年兴起的定位技术还有基于超宽带(UltraWideBand,UWB)的定位技术、基于Wi-Fi的定位技术以及基于ZigBee的定位技术等等。,ZigBee技术简介,ZigBee发展2000年，IEEE802.15.4标准出台。ZigBee联盟成立于2001年8月，2002年下半年，英国Invensys公司、日本三菱电气公司、美国摩托罗拉公司以及荷兰飞利浦公司等四大公司加盟ZigBee联盟，这一事件成为ZigBee技术发展的里程碑，到目前为止，加盟ZigBee联盟的不仅仅只有当初的四家公司，而是涵盖了IT领域以及其他行业的150多家企业。,ZigBee技术的主要特点,低功耗：在低耗电待机模式下,2节5号干电池可支持1个节点工作624个月。低成本：协议代码少，免专利费。低速率：数据传输速率在20250kbps。近距离：传输范围一般介于10100m之间,在增加RF发射功率后，亦可增加到13km。高容量：最多一个主节点可管理254个子节点，同时主节点还可由上一层网络节点管理，最多可组成65000个节点的大网。免执照频段：采用直接序列扩频在工业科学医疗(ISM)频段，2.4GHz(全球)、915MHz(美国)和868MHz(欧洲)。,ZigBee与其他技术的比较,ZigBee协议栈,协议栈概述ZigBee协议栈的是由物理层(PHY)、媒体访问控制层(MAC)、网络层(NWK)和应用层(APL)组成的。其中，PHY层和MAC层协议由IEEE802.15.4定义，网络层和应用层的协议由ZigBee联盟定义。而应用层又包含应用支持子层(APS)、应用框架(AF)、ZigBee设备对象(ZDO)和由制造商制定的应用对象。,ZigBee协议栈体系图,ZigBee网络设备类型,ZigBee网络系统共有三种逻辑设备类型：协调器：该设备初始化一个ZigBee无线网络。路由器：允许其他设备加入网络、多跳路由和辅助它的电池供电的子终端设备通信。终端设备：可以有选择的进行休眠和唤醒。,ZigBee网络拓扑,定位算法简介,基于距离的定位算法基于TOA的测距技术基于TDOA的测距技术基于AOA的测距技术基于RSSI的测距技术,其他定位算法介绍,质心定位算法APIT定位算法DV-Hop定位算法,无线定位系统的实现,硬件平台：CC2430/CC2431芯片介绍CC2431硬件引擎介绍软件平台：采用IARSystems公司的IAREmbeddedWorkbench(简称EW)基于RSSI的定位算法：Pr(dBm)=A-10nlgr，A可以看作信号传输lm远时接收信号的功率，n是传播因子,定位系统框架,无线传感器网络实现定位功能的设备由协调器(Location_dongle)、参考节点(Loeation_refnode)、定位节点(Loeation_blindnode)三部分组成。协调器：1个，在实验中协调器(网关)选取1块网络扩展板与1块CC2431模块组成。参考节点：4个，选择CC2430模块。定位节点：1个，选择CC2431模块。,实验系统搭建及演示,实验节点分布图,不同环境下的A和N值的比较,RSSI522.685log10(d),节点置于地面,RSSI42.82.377log10(d),节点置于地上1米处,定位系统的实际测量,增加参考节点采集次数后定位效果,增加温度采集功能（片内温度传感器）,结论,实验结论：通过实地测量验证了基于RSSI定位系统的可行性。通过增加参考节点测量次数，修正RSSI值可以提高接收RSSI值的稳定性，从而提高定位系统的精确度，尤其是在定位节点密度不是很高的时候。从RSSI值拟合曲线可以看出，定位系统所处的环境对定位效果造成相应的影响，因此在实际应用中应尽量选择远离地面、墙壁和其它有可能对信号产生干扰的因素。,不足之处及未来改进,测试环境还不够理想，在实际的安保系统中，环境的复杂程度较高，因而在