【摘要】：隨著物聯(lián)網(wǎng)、通信等相關(guān)技術(shù)的發(fā)展,無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)日益完善,應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)展,而定位技術(shù)一直是無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的研究重點(diǎn)和難點(diǎn),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(guān)鍵。本文針對(duì)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)定位技術(shù)中幾種典型定位算法的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行了分析比較,提出基于RSSI算法的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)定位研究,通過深入了解幾種常用的短距離通信技術(shù),確定ZigBee技術(shù)為節(jié)點(diǎn)的通信平臺(tái)。針對(duì)RSSI定位過程及需要改進(jìn)的地方,提出從定位全過程出發(fā)來分析:測(cè)距建模、RSSI值預(yù)處理、測(cè)量距離修正、錨節(jié)點(diǎn)選擇及權(quán)值選取。通過分析幾種常見的測(cè)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(jìn)后的測(cè)距模型;分析比較了幾種濾波方法,提出用Kalman濾波對(duì)RSSI值預(yù)處理;求出錨節(jié)點(diǎn)的測(cè)距誤差,將其用于修正相應(yīng)的測(cè)量距離、作為參與定位錨節(jié)點(diǎn)的選取條件以及用作加權(quán)Centriod算法中權(quán)值的改進(jìn)。針對(duì)稀疏錨節(jié)點(diǎn)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(diǎn)坐標(biāo),并在此基礎(chǔ)上,分析并改進(jìn)了PSO算法中的慣性權(quán)重和適應(yīng)度函數(shù)值。針對(duì)改進(jìn)算法分別采用MATLAB進(jìn)行了詳細(xì)的仿真驗(yàn)證,通過改進(jìn)前后及與其他算法的比較分析,兩種改進(jìn)算法的定位精度都得到有效提升。最后,針對(duì)節(jié)點(diǎn)定位的實(shí)際需求,結(jié)合改進(jìn)算法,設(shè)計(jì)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(diǎn)軟硬件設(shè)計(jì)方案,在深入研究CC2530芯片和Z-Stack協(xié)議棧的基礎(chǔ)上,詳細(xì)設(shè)計(jì)了節(jié)點(diǎn)硬件模塊電路和軟件實(shí)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(diǎn)電路設(shè)計(jì)從以上對(duì) CC2530 的分析可以看出，該芯片功能強(qiáng)大，，能夠充分支持改進(jìn)硬件需求。本文基于 CC2530 的節(jié)點(diǎn)硬件采用底板+核心板模塊設(shè)計(jì)，其中為單獨(dú)設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)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(shè)計(jì)使用 Altium Designer（A理圖和 PCB 圖，最終 ZigBee 節(jié)點(diǎn)的硬件實(shí)物圖如圖 51 度高、體積小且從上面分析可知節(jié)點(diǎn)功耗低、功能豐富、處SN 節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)要求。
【學(xué)位授予單位】：安徽理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TN92;TP212.9

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2699145