本文關(guān)鍵詞：基于ZigBee的群組定位與環(huán)境監(jiān)測(cè)設(shè)計(jì)

  更多相關(guān)文章： ZigBee 接收信號(hào)強(qiáng)度指示 動(dòng)態(tài)參考點(diǎn) 定位

【摘要】：無線傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在近幾年取得了較快的發(fā)展,ZigBee是一種重要的無線傳感技術(shù),其具有低功耗、低速率、自組網(wǎng)、成本低等特點(diǎn)。ZigBee技術(shù)可以廣泛應(yīng)用于環(huán)境監(jiān)測(cè)、工農(nóng)業(yè)自動(dòng)化、樓宇自動(dòng)化、物體定位、醫(yī)療護(hù)理、消費(fèi)類電子等領(lǐng)域。無線定位與環(huán)境監(jiān)測(cè)是ZigBee技術(shù)的重要應(yīng)用,目前很多研究機(jī)構(gòu)進(jìn)行研究,并取得了一定的成果。本文針對(duì)該應(yīng)用背景進(jìn)行研究,對(duì)基于ZigBee的群組進(jìn)行定位和環(huán)境變量監(jiān)測(cè)的研究。本文制定以下方案：建立基于ZigBee的無線傳感網(wǎng)絡(luò),利用信號(hào)衰減特性,獲知群組中各節(jié)點(diǎn)之間的距離,LabVIEW上位機(jī)軟件編寫定位算法得到各節(jié)點(diǎn)的位置信息并顯示和控制,同時(shí)也采集了環(huán)境參數(shù)。該系統(tǒng)完成了基于ZigBee的群組定位與環(huán)境監(jiān)測(cè)的軟硬件設(shè)計(jì)。硬件方面設(shè)計(jì)了ZigBee模塊,包括電源部分、天線仿真、串口通信模塊、傳感器模塊。軟件方面完成了節(jié)點(diǎn)組網(wǎng)、RSSI(接收信號(hào)強(qiáng)度指示)匯總到電腦。LabVIEW上位機(jī)軟件將任意兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間的RSSI處理為距離信息,根據(jù)定位算法得到群組節(jié)點(diǎn)的相對(duì)位置信息。位置信息可以在坐標(biāo)系中形象地顯示,上位機(jī)可以對(duì)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行控制。溫濕度、紅外、可燃性氣體等傳感器數(shù)據(jù)也可以在上位機(jī)上顯示與報(bào)警。最后搭建了基于ZigBee的群組定位與環(huán)境監(jiān)測(cè)的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng),驗(yàn)證了網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃院头�(wěn)定性,探究了信號(hào)衰減特性,驗(yàn)證了定位算法的有效性,驗(yàn)證了傳感器參數(shù)的準(zhǔn)確和實(shí)時(shí)性。研究結(jié)果表明,該設(shè)計(jì)性能達(dá)到了預(yù)期,對(duì)進(jìn)一步研究基于ZigBee的群組定位與環(huán)境監(jiān)測(cè)具有一定的參考意義。
【關(guān)鍵詞】：ZigBee 接收信號(hào)強(qiáng)度指示 動(dòng)態(tài)參考點(diǎn) 定位
【學(xué)位授予單位】：南京理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TN92;TP212.9;TP274
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 1 緒論8-12
• 1.1 群組定位與環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)研究背景與意義8-9
• 1.2 本課題在國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀9-10
• 1.3 論文主要內(nèi)容與結(jié)構(gòu)安排10-11
• 1.3.1 論文的主要研究內(nèi)容10-11
• 1.3.2 論文結(jié)構(gòu)11
• 1.4 本章小結(jié)11-12
• 2 基于ZigBee的群組定位與環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案12-15
• 2.1 基于ZigBee的定位系統(tǒng)的原理12
• 2.2 無線定位系統(tǒng)的性能要求12
• 2.3 總體設(shè)計(jì)方案結(jié)構(gòu)12-14
• 2.4 本章小結(jié)14-15
• 3 基于ZigBee的群組定位與環(huán)境監(jiān)測(cè)方法15-28
• 3.1 基于ZigBee的無線傳感網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建15-19
• 3.1.1 ZigBee技術(shù)介紹15
• 3.1.2 ZigBee協(xié)議框架15-19
• 3.1.3 ZigBee硬件方案選取19
• 3.2 定位算法研究19-20
• 3.2.1 定位算法分類19
• 3.2.2 測(cè)距技術(shù)分析19-20
• 3.3 信號(hào)衰減特性研究20-22
• 3.3.1 自由空間無線電模型20
• 3.3.2 雙線地面模型20-21
• 3.3.3 對(duì)數(shù)距離模型21-22
• 3.4 計(jì)算節(jié)點(diǎn)位置的基本方法22-25
• 3.4.1 三邊測(cè)量法22-23
• 3.4.2 三角測(cè)量法23
• 3.4.3 極大似然估計(jì)法23-24
• 3.4.4 空間定位算法24-25
• 3.5 群組周邊環(huán)境變量采集研究25
• 3.5.1 紅外監(jiān)測(cè)25
• 3.5.2 溫濕度監(jiān)測(cè)25
• 3.5.3 可燃性氣體監(jiān)測(cè)25
• 3.6 ZigBee無線傳感網(wǎng)絡(luò)的可靠性和安全性研究25-26
• 3.7 本章小結(jié)26-28
• 4 系統(tǒng)硬件平臺(tái)設(shè)計(jì)28-38
• 4.1 ZigBee最小系統(tǒng)28-30
• 4.1.1 電源系統(tǒng)設(shè)計(jì)28-29
• 4.1.2 時(shí)鐘電路29-30
• 4.1.3 ZigBee芯片選型30
• 4.1.4 復(fù)位電路30
• 4.2 串口電路設(shè)計(jì)30-31
• 4.3 仿真接口31-32
• 4.4 天線設(shè)計(jì)32
• 4.5 傳感器模塊設(shè)計(jì)32-37
• 4.5.1 紅外傳感器節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)32-33
• 4.5.2 溫濕度傳感器33-35
• 4.5.3 可燃?xì)怏w傳感器35-37
• 4.6 GSM報(bào)警模塊設(shè)計(jì)37
• 4.7 本章小結(jié)37-38
• 5 系統(tǒng)軟件平臺(tái)設(shè)計(jì)38-59
• 5.1 ZigBee無線網(wǎng)絡(luò)的軟件設(shè)計(jì)38-44
• 5.1.1 ZigBee軟件集成開發(fā)環(huán)境介紹38-39
• 5.1.2 協(xié)議棧的移植39-40
• 5.1.3 OSAL操作系統(tǒng)40-41
• 5.1.4 ZigBee無線網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)流程41-44
• 5.1.5 ZigBee網(wǎng)絡(luò)地址分配機(jī)制44
• 5.2 ZigBee網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器軟件設(shè)計(jì)44-47
• 5.2.1 協(xié)調(diào)器周期性發(fā)送數(shù)據(jù)45-46
• 5.2.2 協(xié)調(diào)器收集RSSI數(shù)據(jù)46
• 5.2.3 協(xié)調(diào)器發(fā)送RSSI數(shù)據(jù)到上位機(jī)46-47
• 5.3 ZigBee網(wǎng)絡(luò)路由器軟件設(shè)計(jì)47-48
• 5.3.1 路由器接收RSSI并存儲(chǔ)47
• 5.3.2 路由器傳送RSS到協(xié)調(diào)器47-48
• 5.4 基于LabVIEW的上位機(jī)軟件設(shè)計(jì)48-58
• 5.4.1 登陸系統(tǒng)設(shè)計(jì)49-51
• 5.4.2 群組定位系統(tǒng)設(shè)計(jì)51-55
• 5.4.3 環(huán)境監(jiān)測(cè)設(shè)計(jì)55-57
• 5.4.4 WEB遠(yuǎn)程監(jiān)控57-58
• 5.5 本章小結(jié)58-59
• 6 系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)與分析59-69
• 6.1 登錄系統(tǒng)測(cè)試59
• 6.2 基于ZigBee的群組定位系統(tǒng)測(cè)試59-63
• 6.2.1 信號(hào)衰減規(guī)律實(shí)驗(yàn)和探究59-62
• 6.2.2 組網(wǎng)驗(yàn)證與多節(jié)點(diǎn)RSSI數(shù)據(jù)采集測(cè)試62-63
• 6.2.3 空間定位算法驗(yàn)證63
• 6.3 環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)測(cè)試63-66
• 6.4 GSM報(bào)警模塊測(cè)試66
• 6.5 系統(tǒng)總體性能測(cè)試66-67
• 6.6 本章小結(jié)67-69
• 7 總結(jié)與展望69-70
• 致謝70-71
• 參考文獻(xiàn)71-75
• 附錄75-78

【相似文獻(xiàn)】

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