基于ZigBee無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)與定位研究.pdf

1、隨著無線傳感器網(wǎng)絡(luò)向著廉價(jià)性、智能性、多功能性趨勢(shì)發(fā)展以及短距離無線通信技術(shù)ZigBee的日趨成熟,設(shè)計(jì)出一種靈活高效、可擴(kuò)展性和兼容性并存的低功耗節(jié)點(diǎn)軟硬件體系結(jié)構(gòu)并實(shí)現(xiàn)其定位成為一個(gè)從理論到實(shí)踐都需要進(jìn)行大量研究并且很有價(jià)值的選題。
　　本文首先從基礎(chǔ)的角度出發(fā),介紹和分析了課題研究的相關(guān)理論背景,包括無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)原則,以及ZigBee技術(shù)特點(diǎn)、ZigBee協(xié)議棧各層基本功能。
　　接

2、著,以理論知識(shí)為出發(fā)點(diǎn),遵循無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)基本原則,設(shè)計(jì)出以ATmega128L為處理器和CC2420為射頻芯片的傳感器節(jié)點(diǎn)核心硬件,同時(shí)完成了處理器模塊、無線通信模塊、電源模塊以及節(jié)點(diǎn)嵌入式操作系統(tǒng)TinyOS的各模塊驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì),使用nesC語言編寫節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)收發(fā)程序,實(shí)現(xiàn)節(jié)點(diǎn)間可靠通信。
　　再次,為實(shí)現(xiàn)所設(shè)計(jì)節(jié)點(diǎn)的精確定位能力,分析研究多類定位算法,提出一種基于貝葉斯概率統(tǒng)計(jì)模型的改進(jìn)RSSI節(jié)點(diǎn)定位算法。該算法首先通過

3、貝葉斯概率統(tǒng)計(jì)模型過濾掉部分信號(hào)強(qiáng)度接收值以獲得更為精確的信號(hào)強(qiáng)度分布信息,再利用三角形質(zhì)心算法求出節(jié)點(diǎn)坐標(biāo),最后通過對(duì)坐標(biāo)數(shù)值進(jìn)行多次迭代求精運(yùn)算后獲得穩(wěn)定坐標(biāo)。仿真結(jié)果表明,該算法不僅定位精度與穩(wěn)定性較傳統(tǒng)RSSI算法相比有較大提高,而且在錨節(jié)點(diǎn)比例較低時(shí),算法表現(xiàn)依然良好。
　　最后,結(jié)合無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用發(fā)展方向與改進(jìn)算法適用領(lǐng)域,提出基于ZigBee無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的井下人員定位系統(tǒng)場(chǎng)景規(guī)劃與節(jié)點(diǎn)部署方案,體現(xiàn)本文研究工