發(fā)布時(shí)間：2017-04-08 00:14

  本文關(guān)鍵詞：基于ZigBee網(wǎng)絡(luò)的家居環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計(jì)和節(jié)點(diǎn)定位研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：隨著科技的進(jìn)步和人們生活質(zhì)量的提高,智能家居的需求越來越多,尤其是無線傳感網(wǎng)絡(luò)的飛速發(fā)展,該項(xiàng)技術(shù)目前是世界新興科技發(fā)展的主流方向之一,其融合了多種先進(jìn)技術(shù),具有重要的商業(yè)價(jià)值和科研價(jià)值,例如在物聯(lián)網(wǎng)、農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境監(jiān)測、工業(yè)環(huán)境監(jiān)控、醫(yī)療護(hù)理等領(lǐng)域均有廣泛的應(yīng)用,直接促進(jìn)了智能家居的深入發(fā)展,在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中通常采用ZigBee技術(shù)實(shí)現(xiàn)無線通信,因?yàn)槠渚哂械统杀尽⒌凸�、自組網(wǎng)、建網(wǎng)可靠性等特性。同時(shí)采用ZigBee技術(shù)的智能家居系統(tǒng)擺脫了傳統(tǒng)家居布線繁雜、工作量大、成本高、維護(hù)困難、不易組網(wǎng)等缺點(diǎn),所以是作為智能家居應(yīng)用技術(shù)的首選技術(shù)。本文設(shè)計(jì)了基于ZigBee網(wǎng)絡(luò)的環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計(jì),包括傳感器數(shù)據(jù)的采集和多個(gè)LED燈的精準(zhǔn)任意控制。本文中ZigBee無線傳感器網(wǎng)絡(luò)包括協(xié)調(diào)器和終端節(jié)點(diǎn)兩種設(shè)備,傳感器主要與ZigBee終端節(jié)點(diǎn)相連,用來采集室內(nèi)溫濕度信息、煙霧信息和光照信息,這些信息通過ZigBee無線傳感器網(wǎng)絡(luò)傳送到協(xié)調(diào)器上,WiFi串口服務(wù)器通過RS232轉(zhuǎn)TTL接口與協(xié)調(diào)器相連,WiFi串口服務(wù)器發(fā)出WiFi信號,這樣協(xié)調(diào)器收集的傳感器數(shù)據(jù)就可以通過移動(dòng)端(手機(jī)/PAD)來接收和在軟件界面上顯示了,反過來也可以通過此設(shè)計(jì),在移動(dòng)端軟件界面上精確控制各個(gè)ZigBee終端節(jié)點(diǎn)LED燈。實(shí)現(xiàn)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的雙向流通。該系統(tǒng)基本能滿足設(shè)計(jì)要求。由于本文除重點(diǎn)介紹了智能家居、ZigBee關(guān)鍵技術(shù)相關(guān)內(nèi)容外,還對無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)定位算法進(jìn)行了探索和研究。介紹了幾種常用的定位算法,提出了一種較傳統(tǒng)RSSI值定位算法精確度和穩(wěn)定度更高的算法,即基于貝葉斯概率統(tǒng)計(jì)模型的改進(jìn)RSSI節(jié)點(diǎn)的定位算法。此算法首先利用貝葉斯概率模型篩選出部分RSSI值,之后通過三角形質(zhì)心算法求解出未知節(jié)點(diǎn)坐標(biāo),最后對得到的坐標(biāo)值進(jìn)行多次迭代求精運(yùn)算,達(dá)到位置坐標(biāo)坐標(biāo)最優(yōu)解,從而得到最終坐標(biāo)。由仿真結(jié)果可看出,該算法較傳統(tǒng)的RSSI定位算法在精度和穩(wěn)定性上有較大改善。且在錨節(jié)點(diǎn)比例較低時(shí),該算法表現(xiàn)依然很好。
【關(guān)鍵詞】：ZigBee技術(shù) 智能家居 CC2530嵌入式控制 節(jié)點(diǎn)定位算法
【學(xué)位授予單位】：廣東工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TP274;TN92
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-14
• 第一章 緒論14-22
• 1.1 課題研究背景和意義14-15
• 1.2 智能家居概述15-17
• 1.3 智能家居的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀17-19
• 1.3.1 國外研究現(xiàn)狀17-18
• 1.3.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀18-19
• 1.4 智能家居的發(fā)展趨勢19-20
• 1.5 本文主要研究內(nèi)容和安排20-22
• 第二章 ZigBee技術(shù)概述22-35
• 2.1 組網(wǎng)技術(shù)選擇22-29
• 2.1.1 幾種無線通信技術(shù)概述22-26
• 2.1.2 幾種無線通信技術(shù)的比較26-28
• 2.1.3 ZigBee用于家居組網(wǎng)的可行性分析28-29
• 2.2 ZigBee無線通信技術(shù)概述29-33
• 2.2.1 ZigBee技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)29-30
• 2.2.2 ZigBee網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧體系結(jié)構(gòu)30-31
• 2.2.3 ZigBee拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)分析31-32
• 2.2.4 ZigBee技術(shù)的特點(diǎn)及應(yīng)用領(lǐng)域32-33
• 2.3 本章小結(jié)33-35
• 第三章 系統(tǒng)硬件選擇和設(shè)計(jì)35-51
• 3.1 設(shè)計(jì)原則35-36
• 3.2 系統(tǒng)總體架構(gòu)36-37
• 3.3 系統(tǒng)硬件選型和設(shè)計(jì)37-50
• 3.3.1 系統(tǒng)硬件總體設(shè)計(jì)方案37-38
• 3.3.2 ZigBee網(wǎng)絡(luò)芯片選擇38-40
• 3.3.3 ZigBee硬件開發(fā)平臺(tái)介紹40-41
• 3.3.4 硬件各個(gè)模塊介紹41-50
• 3.4 本章小結(jié)50-51
• 第四章 系統(tǒng)軟件程序的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)51-72
• 4.1 開發(fā)環(huán)境介紹51-52
• 4.2 Z-Stack協(xié)議�？傮w設(shè)計(jì)流程52-59
• 4.2.1 Z-Stack協(xié)議棧52-55
• 4.2.2 OSAL操作系統(tǒng)55-59
• 4.3 終端節(jié)點(diǎn)軟件設(shè)計(jì)59-61
• 4.4 終端節(jié)點(diǎn)環(huán)境檢測數(shù)據(jù)采集程序設(shè)計(jì)61-64
• 4.4.1 溫濕度采集程序設(shè)計(jì)61-62
• 4.4.2 光照檢測程序設(shè)計(jì)62-63
• 4.4.3 煙霧探測程序設(shè)計(jì)63-64
• 4.5 協(xié)調(diào)器程序流程設(shè)計(jì)64-69
• 4.6 增加通訊距離方法69-71
• 4.7 本章小結(jié)71-72
• 第五章 節(jié)點(diǎn)定位算法的研究72-84
• 5.1 基于測距的定位算法73-75
• 5.1.1 基于AOA的APS算法73-74
• 5.1.2 基于TDOA的AHLos算法74-75
• 5.1.3 基于RSSI的RADAR算法75
• 5.2 基于非測距的定位算法75-78
• 5.2.1 DV-Hop算法75-76
• 5.2.2 質(zhì)心算法76-78
• 5.3 基于貝葉斯概率統(tǒng)計(jì)模型的改進(jìn)RSSI節(jié)點(diǎn)定位算法78-83
• 5.3.1 RSSI的測距模型78-79
• 5.3.2 算法的改進(jìn)79-80
• 5.3.3 坐標(biāo)計(jì)算80
• 5.3.4 坐標(biāo)精確化80-81
• 5.3.5 算法的流程81-82
• 5.3.6 算法仿真分析82-83
• 5.4 本章小結(jié)83-84
• 第六章 系統(tǒng)測試84-88
• 6.1 系統(tǒng)測試平臺(tái)搭建84
• 6.2 系統(tǒng)測試平臺(tái)測試結(jié)果PC端顯示84-85
• 6.3 系統(tǒng)測試平臺(tái)測試結(jié)果移動(dòng)端顯示85-86
• 6.4 終端節(jié)點(diǎn)控制協(xié)議設(shè)置86-87
• 6.5 本章小結(jié)87-88
• 總結(jié)與展望88-89
• 參考文獻(xiàn)89-92
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表的論文92-94
• 致謝94-95

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本文編號：291646