基于ZigBee技術(shù)室內(nèi)定位系統(tǒng)的研究與實(shí)現(xiàn).pdf

1、在室外定位系統(tǒng)中全球定位系統(tǒng)（GPS）已經(jīng)取得廣泛成功。與此同時，在室內(nèi)場所中人們的活動也越來越豐富多樣，所以能夠極大提高生活質(zhì)量的室內(nèi)定位系統(tǒng)亟待發(fā)展和普及。例如，在一個博物館的游客，我們可以為他提供他所看到的展品的信息，這樣的服務(wù)都取決于他在博物館的位置。還有，尤其是對特殊人員、貴重資產(chǎn)的高效管理以及室內(nèi)監(jiān)測等都需要一個能夠穩(wěn)定提供準(zhǔn)確位置信息的室內(nèi)定位系統(tǒng)。目前常見的室內(nèi)定位技術(shù)中，具有低功耗、低成本并且靈活性較高的 ZigBee

2、技術(shù)成為近幾年研究的熱點(diǎn)，但在定位精度、系統(tǒng)實(shí)時性和可操作性方面的不足，導(dǎo)致室內(nèi)定位系統(tǒng)無法大規(guī)模普及。
　　本文首先對目前室內(nèi)定位技術(shù)的研究和發(fā)展現(xiàn)狀進(jìn)行了探討和分析，并對 ZigBee技術(shù)和定位算法進(jìn)行了深入研究，提出了具有自己特色的定位算法。采用以 ZigBee無線通信網(wǎng)絡(luò)為技術(shù)核心并選擇位置指紋與三角之心算法的定位方案，分析了實(shí)驗(yàn)場景下信號強(qiáng)度的統(tǒng)計特征，從統(tǒng)計結(jié)果入手，進(jìn)行 ZigBee信號測距的可行性分析，優(yōu)化了基于接

3、收的信號強(qiáng)度指示(RSSI)的測距方程。進(jìn)而對定位過程中 RSSI測距和實(shí)時定位的兩個階段進(jìn)行改進(jìn)。提出了一種基于 ZigBee采用改進(jìn)的位置指紋法和優(yōu)化的參考節(jié)點(diǎn)布局方案完成定位，設(shè)計并編寫了上位機(jī)運(yùn)行程序。最終實(shí)現(xiàn)了基于 ZigBee技術(shù)的室內(nèi)定位系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括硬件和軟件兩個方面，具體工作內(nèi)容如下：
　　硬件方面：
　　根據(jù)系統(tǒng)要求結(jié)合用戶需求，設(shè)計并制作了無線網(wǎng)絡(luò)硬件節(jié)點(diǎn)實(shí)物。其中，重點(diǎn)設(shè)計并制作了電源電路和天線電路

4、。電源電路采用電池與適配器兩種供電模式，天線采用50Ω阻抗匹配2.4GHz設(shè)計。最后設(shè)計增加了節(jié)點(diǎn)外殼，使硬件節(jié)點(diǎn)更加美觀，使用方便。
　　軟件方面：
　　基于Visual Stidio2013 MFC平臺設(shè)計編寫系統(tǒng)上位機(jī)。結(jié)合用戶需求實(shí)現(xiàn)了定位監(jiān)視、串口控制、人員統(tǒng)計、人員管理和人員位置信息等功能。通過 ODBC接口連接SQL Server數(shù)據(jù)庫，對人員信息與RSSI列表進(jìn)行存儲管理。
　　算法方面：
　　從

5、分析采樣數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)特征入手，對測距方程進(jìn)行修正。采用一種優(yōu)化參考節(jié)點(diǎn)布局方案，一定程度上消除了環(huán)境干擾因數(shù)和參數(shù)A的影響、提高位置指紋的匹配效率和準(zhǔn)確度。設(shè)計了定位系統(tǒng)用戶操作界面，進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。最后實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：基于ZigBee平臺采用位置指紋方法定位法和優(yōu)化的參考節(jié)點(diǎn)布局方案提高了精度，二者有機(jī)結(jié)合后使定位精度提高達(dá)到1.5m左右，且相對已有算法基本維持了算法時間復(fù)雜度而較小的增大了空間復(fù)雜度。
　　采用的參考節(jié)點(diǎn)組網(wǎng)布局方