【摘要】：隨著物聯(lián)網(wǎng)、通信等相關技術的發(fā)展,無線傳感器網(wǎng)絡技術日益完善,應用領域不斷擴展,而定位技術一直是無線傳感器網(wǎng)絡的研究重點和難點,選取合適的定位算法,提高定位精度,獲取精確的位置數(shù)據(jù)是關鍵。本文針對無線傳感器網(wǎng)絡定位技術中幾種典型定位算法的優(yōu)缺點進行了分析比較,提出基于RSSI算法的無線傳感器網(wǎng)絡定位研究,通過深入了解幾種常用的短距離通信技術,確定ZigBee技術為節(jié)點的通信平臺。針對RSSI定位過程及需要改進的地方,提出從定位全過程出發(fā)來分析:測距建模、RSSI值預處理、測量距離修正、錨節(jié)點選擇及權值選取。通過分析幾種常見的測距模型,綜合考慮環(huán)境噪聲和路徑衰減指數(shù)誤差,提出改進后的測距模型;分析比較了幾種濾波方法,提出用Kalman濾波對RSSI值預處理;求出錨節(jié)點的測距誤差,將其用于修正相應的測量距離、作為參與定位錨節(jié)點的選取條件以及用作加權Centriod算法中權值的改進。針對稀疏錨節(jié)點的RSSI定位問題,提出使用PSO算法在可行域空間尋求最優(yōu)解─滿足定位精度的未知節(jié)點坐標,并在此基礎上,分析并改進了PSO算法中的慣性權重和適應度函數(shù)值。針對改進算法分別采用MATLAB進行了詳細的仿真驗證,通過改進前后及與其他算法的比較分析,兩種改進算法的定位精度都得到有效提升。最后,針對節(jié)點定位的實際需求,結合改進算法,設計了基于ZigBee的WSN定位系統(tǒng),分析了系統(tǒng)功能及要求,搭建了系統(tǒng)總體框架,提出了節(jié)點軟硬件設計方案,在深入研究CC2530芯片和Z-Stack協(xié)議棧的基礎上,詳細設計了節(jié)點硬件模塊電路和軟件實現(xiàn)主程序流程。圖[59]表[13]參[64]
【圖文】：

69圖 42 CC2530 功能框圖Fig.42 Function block diagram of CC2530 基于 CC2530 的節(jié)點電路設計從以上對 CC2530 的分析可以看出，該芯片功能強大，，能夠充分支持改進硬件需求。本文基于 CC2530 的節(jié)點硬件采用底板+核心板模塊設計，其中為單獨設計電路，有 ZigBee 主芯片和無線射頻收發(fā)端，其模塊組成框圖如示；底板部分主要提供便于調(diào)試和外接模塊的 CC2530 I/O 接口、外接 5V口、電壓轉(zhuǎn)換模塊、各種傳感器接口、USB 轉(zhuǎn)串口轉(zhuǎn)換芯片、仿真器下載口、OLED 接口、指示燈、按鍵等，如圖 44 所示。

5 基于 ZigBee 的 WSN 定位系統(tǒng)設計圖 50 顯示屏接口電路Fig.50 Interface Circuit of display核心板和底板模塊的電路設計使用 Altium Designer（A理圖和 PCB 圖，最終 ZigBee 節(jié)點的硬件實物圖如圖 51 度高、體積小且從上面分析可知節(jié)點功耗低、功能豐富、處SN 節(jié)點設計要求。
【學位授予單位】：安徽理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：TN92;TP212.9

【參考文獻】

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本文編號：2699145