zigbee無(wú)線定位畢業(yè)設(shè)計(jì)ppt課件

1、基于Zigbee協(xié)議的無(wú)線定位網(wǎng)絡(luò)在安保系統(tǒng)中的運(yùn)用A ZigBee-based Application in Security through Wireless Location Networks 畢業(yè)設(shè)計(jì)文獻(xiàn)綜述課題背景引見(jiàn)GPS設(shè)備通常能耗高、體積大、本錢高，更適宜于空闊的室外環(huán)境，ZigBee技術(shù)的出現(xiàn)為小范圍例如室內(nèi)無(wú)線定位技術(shù)注入了新的希望，由于它具有低本錢，低功耗，易于組網(wǎng)等特點(diǎn)。本文提到的CC2431無(wú)線定位芯片由TI公司和摩托羅拉公司共同研發(fā)，它是一個(gè)帶硬件定位引擎的芯片，能滿足低功耗，符合IEEE 802.15.4規(guī)范。定位精度到達(dá)0.25米，誤差在3米內(nèi)。 無(wú)線定位系統(tǒng)的

2、國(guó)內(nèi)外開(kāi)展現(xiàn)狀1992年，Active Badge系統(tǒng)產(chǎn)生于英國(guó)劍橋，是最早的室內(nèi)定位系統(tǒng)之一。1998年，Microsoft公司開(kāi)發(fā)出RADAR定位系統(tǒng)，它是基于RSSI技術(shù)的室內(nèi)無(wú)線射頻定位系統(tǒng)。2000年，MIT研制的Cricket系統(tǒng)是如今仍在運(yùn)用的室內(nèi)定位系統(tǒng)之一。2001年，AHLOS系統(tǒng)出現(xiàn)，它是一種混合定位系統(tǒng)。2002年，加利福尼亞大學(xué)的Calamari系統(tǒng)也是一種混合定位系統(tǒng)。 這幾年興起的定位技術(shù)還有基于超寬帶(Ultra Wide Band,UWB)的定位技術(shù)、基于Wi-Fi的定位技術(shù)以及基于ZigBee的定位技術(shù)等等。ZigBee技術(shù)簡(jiǎn)介ZigBee開(kāi)展2000年，I

3、EEE 802.15.4規(guī)范出臺(tái)。ZigBee聯(lián)盟成立于2001年8月，2002年下半年，英國(guó)Invensys公司、日本三菱電氣公司、美國(guó)摩托羅拉公司以及荷蘭飛利浦公司等四大公司加盟 ZigBee聯(lián)盟，這一事件成為ZigBee技術(shù)開(kāi)展的里程碑，到目前為止，加盟ZigBee聯(lián)盟的不僅僅只需當(dāng)初的四家公司，而是涵蓋了IT領(lǐng)域以及其他行業(yè)的150多家企業(yè)。 ZigBee技術(shù)的主要特點(diǎn)低功耗：在低耗電待機(jī)方式下,2節(jié)5號(hào)干電池可支持1個(gè)節(jié)點(diǎn)任務(wù)624個(gè)月。低本錢：協(xié)議代碼少，免專利費(fèi)。低速率：數(shù)據(jù)傳輸速率在20250 kbps。近間隔：傳輸范圍普通介于10100 m 之間,在添加RF發(fā)射功率后，亦可添

4、加到13 km。高容量：最多一個(gè)主節(jié)點(diǎn)可管理254個(gè)子節(jié)點(diǎn)，同時(shí)主節(jié)點(diǎn)還可由上一層網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)管理，最多可組成65000個(gè)節(jié)點(diǎn)的大網(wǎng)。免執(zhí)照頻段：采用直接序列擴(kuò)頻在工業(yè)科學(xué)醫(yī)療(ISM)頻段，2.4 GHz (全球)、915 MHz(美國(guó))和868MHz(歐洲) 。 ZigBee與其他技術(shù)的比較 IrDA藍(lán)牙Wi-FiZigBee工作頻率紅外線2.4G2.4G2.4G，868/915MHz有效物理范圍20cm1.2m10m左右25100m10m100m最大傳輸速率16Mbps1Mbps11Mbps250kbps，20/40kbps網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)273265000最大功耗數(shù)mw100mw100mw30mw

5、語(yǔ)音/數(shù)據(jù)支持?jǐn)?shù)據(jù)語(yǔ)音、數(shù)據(jù)語(yǔ)音、數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)ZigBee協(xié)議棧協(xié)議棧概述ZigBee協(xié)議棧的是由物理層(PHY)、媒體訪問(wèn)控制層(MAC)、網(wǎng)絡(luò)層(NWK)和運(yùn)用層(APL)組成的。其中，PHY層和MAC層協(xié)議由IEEE 802.15.4定義，網(wǎng)絡(luò)層和運(yùn)用層的協(xié)議由ZigBee聯(lián)盟定義。而運(yùn)用層又包含運(yùn)用支持子層(APS)、運(yùn)用框架(AF)、ZigBee設(shè)備對(duì)象(ZDO)和由制造商制定的運(yùn)用對(duì)象。ZigBee協(xié)議棧體系圖 ZigBee網(wǎng)絡(luò)設(shè)備類型ZigBee網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)共有三種邏輯設(shè)備類型：協(xié)調(diào)器：該設(shè)備初始化一個(gè)ZigBee無(wú)線網(wǎng)絡(luò)。路由器：允許其他設(shè)備參與網(wǎng)絡(luò)、多跳路由和輔助它的電 池供電的子終

6、端設(shè)備通訊。終端設(shè)備：可以有選擇的進(jìn)展休眠和喚醒。 ZigBee網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涠ㄎ凰惴ê?jiǎn)介基于間隔的定位算法基于TOA的測(cè)距技術(shù)基于TDOA的測(cè)距技術(shù)基于AOA的測(cè)距技術(shù)基于RSSI的測(cè)距技術(shù) 其他定位算法引見(jiàn)質(zhì)心定位算法APIT定位算法DV-Hop定位算法無(wú)線定位系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)硬件平臺(tái)：CC2430/CC2431芯片引見(jiàn)CC2431硬件引擎引見(jiàn)軟件平臺(tái)：采用IAR Systems公司的IAR Embedded Workbench(簡(jiǎn)稱EW)基于RSSI的定位算法：Pr(dBm)=A-10nlgr，A可 以看作信號(hào)傳輸lm遠(yuǎn)時(shí)接納 信號(hào)的功率，n是傳播因子 定位系統(tǒng)框架無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)定位功能的設(shè)備由

7、協(xié)調(diào)器(Location_dongle)、參考節(jié)點(diǎn)(Loeation_refnode)、定位節(jié)點(diǎn) (Loeation_blindnode)三部分組成。協(xié)調(diào)器：1個(gè)，在實(shí)驗(yàn)中協(xié)調(diào)器(網(wǎng)關(guān))選取1塊網(wǎng)絡(luò) 擴(kuò)展板與1塊CC2431模塊組成。參考節(jié)點(diǎn)：4個(gè)，選擇CC2430模塊。定位節(jié)點(diǎn)：1個(gè)，選擇CC2431模塊。 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)搭建及演示實(shí)驗(yàn)節(jié)點(diǎn)分布圖 不同環(huán)境下的A和N值的比較RSSI522.685log10(d)節(jié)點(diǎn)置于地面RSSI42.82.377log10(d)節(jié)點(diǎn)置于地上1米處 定位系統(tǒng)的實(shí)踐丈量實(shí)際坐標(biāo)（A39）N=25N=20測(cè)量坐標(biāo)誤差測(cè)量坐標(biāo)誤差0，50.5，6.022.40.75，6

8、.7538.10，01，128.31.25，0.526.95，05.25，0.2511.25.5，0.2511.25，56.25，4.526.96.25，5.025.05，2.55.0，2.010.06.25，2.7525.52.5，02.75，1.2525.52.75，0.511.20，2.51.0，2.520.00.25，2.757.12.5，53，4.7511.22.5，5.255.02.5，2.53，3.522.42.75，2.257.1 添加參考節(jié)點(diǎn)采集次數(shù)后定位效果實(shí)際坐標(biāo)測(cè)量坐標(biāo)誤差2.5，02.5，0.255.0%0，2.50.25，2.257.1%2.5，52.25，4.511.25，2.55.25，2.011.22.5，2.52.25，2.55.0 添加溫度采集功能片內(nèi)溫度傳感器結(jié)論實(shí)驗(yàn)結(jié)論：經(jīng)過(guò)實(shí)地丈量驗(yàn)證了基于RSSI定位系統(tǒng)的可行性。經(jīng)過(guò)添加參考節(jié)點(diǎn)丈量次數(shù)，修正RSSI值可以提高接納RSSI值的穩(wěn)定性，從而提高定位系統(tǒng)的準(zhǔn)確度，尤其是在定位節(jié)點(diǎn)密度不是很高的時(shí)候。從RSSI值擬合曲線可以看出，定位系統(tǒng)所處的環(huán)境對(duì)定位效果呵斥相應(yīng)的影響，因此在實(shí)踐運(yùn)用中應(yīng)盡量選擇遠(yuǎn)離地面、墻壁和其它有能夠?qū)π盘?hào)產(chǎn)生干擾的要素。 缺乏之處及未來(lái)改良測(cè)試環(huán)境