發(fā)布時間：2017-10-23 12:11

  本文關(guān)鍵詞：基于ZigBee技術(shù)室內(nèi)定位系統(tǒng)的研究與實現(xiàn)

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【摘要】：在室外定位系統(tǒng)中全球定位系統(tǒng)(GPS)已經(jīng)取得廣泛成功。與此同時,在室內(nèi)場所中人們的活動也越來越豐富多樣,所以能夠極大提高生活質(zhì)量的室內(nèi)定位系統(tǒng)亟待發(fā)展和普及。例如,在一個博物館的游客,我們可以為他提供他所看到的展品的信息,這樣的服務(wù)都取決于他在博物館的位置。還有,尤其是對特殊人員、貴重資產(chǎn)的高效管理以及室內(nèi)監(jiān)測等都需要一個能夠穩(wěn)定提供準(zhǔn)確位置信息的室內(nèi)定位系統(tǒng)。目前常見的室內(nèi)定位技術(shù)中,具有低功耗、低成本并且靈活性較高的ZigBee技術(shù)成為近幾年研究的熱點,但在定位精度、系統(tǒng)實時性和可操作性方面的不足,導(dǎo)致室內(nèi)定位系統(tǒng)無法大規(guī)模普及。本文首先對目前室內(nèi)定位技術(shù)的研究和發(fā)展現(xiàn)狀進(jìn)行了探討和分析,并對ZigBee技術(shù)和定位算法進(jìn)行了深入研究,提出了具有自己特色的定位算法。采用以ZigBee無線通信網(wǎng)絡(luò)為技術(shù)核心并選擇位置指紋與三角之心算法的定位方案,分析了實驗場景下信號強(qiáng)度的統(tǒng)計特征,從統(tǒng)計結(jié)果入手,進(jìn)行ZigBee信號測距的可行性分析,優(yōu)化了基于接收的信號強(qiáng)度指示(RSSI)的測距方程。進(jìn)而對定位過程中RSSI測距和實時定位的兩個階段進(jìn)行改進(jìn)。提出了一種基于ZigBee采用改進(jìn)的位置指紋法和優(yōu)化的參考節(jié)點布局方案完成定位,設(shè)計并編寫了上位機(jī)運行程序。最終實現(xiàn)了基于ZigBee技術(shù)的室內(nèi)定位系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括硬件和軟件兩個方面,具體工作內(nèi)容如下:硬件方面:根據(jù)系統(tǒng)要求結(jié)合用戶需求,設(shè)計并制作了無線網(wǎng)絡(luò)硬件節(jié)點實物。其中,重點設(shè)計并制作了電源電路和天線電路。電源電路采用電池與適配器兩種供電模式,天線采用50Ω阻抗匹配2.4GHz設(shè)計。最后設(shè)計增加了節(jié)點外殼,使硬件節(jié)點更加美觀,使用方便。軟件方面:基于Visual Stidio 2013 MFC平臺設(shè)計編寫系統(tǒng)上位機(jī)。結(jié)合用戶需求實現(xiàn)了定位監(jiān)視、串口控制、人員統(tǒng)計、人員管理和人員位置信息等功能。通過ODBC接口連接SQL Server數(shù)據(jù)庫,對人員信息與RSSI列表進(jìn)行存儲管理。算法方面:從分析采樣數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)特征入手,對測距方程進(jìn)行修正。采用一種優(yōu)化參考節(jié)點布局方案,一定程度上消除了環(huán)境干擾因數(shù)和參數(shù)A的影響、提高位置指紋的匹配效率和準(zhǔn)確度。設(shè)計了定位系統(tǒng)用戶操作界面,進(jìn)行了實驗驗證。最后實驗結(jié)果表明:基于ZigBee平臺采用位置指紋方法定位法和優(yōu)化的參考節(jié)點布局方案提高了精度,二者有機(jī)結(jié)合后使定位精度提高達(dá)到1.5m左右,且相對已有算法基本維持了算法時間復(fù)雜度而較小的增大了空間復(fù)雜度。采用的參考節(jié)點組網(wǎng)布局方案,確定了最優(yōu)參考點間距,使相同的定位區(qū)域使用盡可能少的參考節(jié)點,節(jié)省成本的同時提高了位置指紋的匹配效率和準(zhǔn)確度。
【關(guān)鍵詞】：定位算法 CC2530 RSSI測距 MFC
【學(xué)位授予單位】：杭州電子科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TN92
【目錄】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-12
• 第1章 緒論12-16
• 1.1 課題研究背景及意義12-13
• 1.2 室內(nèi)定位系統(tǒng)國內(nèi)外研究現(xiàn)狀13-14
• 1.3 課題研究的內(nèi)容和論文結(jié)構(gòu)安排14-16
• 第2章 室內(nèi)定位技術(shù)16-29
• 2.1 用戶需求分析16-17
• 2.2 室內(nèi)定位技術(shù)原理17-18
• 2.2.1 基于測量距離的定位原理17
• 2.2.2 基于非測距的定位原理17-18
• 2.3 室內(nèi)定位相關(guān)技術(shù)研究18-23
• 2.3.1 基于紅外室內(nèi)定位技術(shù)19
• 2.3.2 基于超聲波的室內(nèi)定位技術(shù)19-20
• 2.3.3 基于Wi-Fi的室內(nèi)定位技術(shù)20
• 2.3.4 基于射頻識別技術(shù)的室內(nèi)定位技術(shù)20-22
• 2.3.5 基于超寬帶技術(shù)的室內(nèi)定位技術(shù)22
• 2.3.6 基于ZigBee技術(shù)的室內(nèi)定位技術(shù)22-23
• 2.4 基于ZIGBEE室內(nèi)定位算法研究23-28
• 2.4.1 近似匹配算法23-24
• 2.4.2 幾何定位法原理24-26
• 2.4.3 基于ZigBee技術(shù)的位置指紋定位法26-28
• 2.5 本章小結(jié)28-29
• 第3章 ZIGBEE節(jié)點開發(fā)平臺及相關(guān)技術(shù)研究29-41
• 3.1 ZIBEE芯片CC253029-31
• 3.1.1 CC2530簡介29
• 3.1.2 系統(tǒng)節(jié)點硬件設(shè)計29-31
• 3.2 節(jié)點軟件開發(fā)平臺31-32
• 3.3 Z-STACK協(xié)議棧體系結(jié)構(gòu)32
• 3.4 網(wǎng)絡(luò)設(shè)備以及拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)32-34
• 3.4.1 網(wǎng)絡(luò)設(shè)備類型32-33
• 3.4.2 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)33-34
• 3.5 基于RSSI測距的算法研究34-38
• 3.5.1 RSSI測距原理模型34
• 3.5.2 數(shù)據(jù)特性分析34-38
• 3.6 參考點定位布局優(yōu)化布局38-40
• 3.7 本章小結(jié)40-41
• 第4章 室內(nèi)定位系統(tǒng)的軟件設(shè)計41-51
• 4.1 引言41
• 4.2 上位機(jī)開發(fā)平臺41-42
• 4.3 上位機(jī)軟件界面42-43
• 4.4 上位機(jī)程序處理實現(xiàn)43-48
• 4.4.2 算法實現(xiàn)與位置顯示45-47
• 4.4.3 串.通信實現(xiàn)47-48
• 4.5 數(shù)據(jù)庫模塊48-50
• 4.5.1 數(shù)據(jù)庫訪問技術(shù)簡介48
• 4.5.2 數(shù)據(jù)庫整體設(shè)計48-50
• 4.6 本章小結(jié)50-51
• 第5章 室內(nèi)定位系統(tǒng)整體框架設(shè)計51-55
• 5.1 引言51
• 5.2 定位系統(tǒng)整體架構(gòu)與設(shè)計方法51-52
• 5.2.1 系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)51
• 5.2.2 系統(tǒng)的工作流程介紹51-52
• 5.3 節(jié)點工作機(jī)制52-55
• 第6章 系統(tǒng)實驗及結(jié)果分析55-61
• 6.1 實驗測試環(huán)境55-56
• 6.2 系統(tǒng)設(shè)置56-58
• 6.3 定位測試結(jié)果分析58-60
• 6.4 誤差分析60
• 6.5 定位算法的改進(jìn)60-61
• 第7章 總結(jié)和展望61-63
• 7.1 本文總結(jié)61
• 7.2 工作展望61-63
• 致謝63-64
• 參考文獻(xiàn)64-67
• 附錄 167

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前3條

1 陸軍;南余榮;;基于接收信號強(qiáng)度指示加權(quán)融合的質(zhì)心定位算法[J];工業(yè)控制計算機(jī);2013年10期

2 張竣淞;劉冬梅;;ZigBee技術(shù)在圖書館環(huán)境自動監(jiān)測方面的應(yīng)用[J];華北科技學(xué)院學(xué)報;2013年01期

3 ;首款手機(jī)室內(nèi)地磁定位導(dǎo)航系統(tǒng)無需藍(lán)牙信號或Wi-Fi[J];黑龍江科技信息;2014年16期

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本文編號：1083335