基于nanoPAN5375的室内无线定位系统研究

摘要

近年来，室内无线定位技术得到世界各大公司和高校研究人员的关注。因为无线定位技术有着广阔的应用前景，其在工业监控与控制、公共安全与突发事件处理、制造业与物流业、医疗保健等行业都得到广泛应用。而在当前的无线定位技术中，GPS显然无法应用于室内，而超声波、WiFi、RFID、UWB等技术在室内定位的应用中也都具有各自的优缺点。因此，选取合适的无线定位技术对室内定位系统非常重要。
　　本文研究了线性调频扩频（CSS）技术，并与其它几种无线通信技术做了技术特点以及优势的比较。设计了一种基于 nanoPAN5375射频模块的室内无线定位系统，该系统的设计包括无线终端的软、硬件设计，上位机监控软件的设计。系统采用SDS-TWR算法，完成了无线终端点对点测距程序的代码编写，实现了测距；采用被动式定位方案，完成了Sink、Anchor、Tag三种终端程序的代码编写，实现Tag移动节点的定位。然后，基于C＃开发语言，在Visual Studio2008开发环境下，联合MapInfo以及MapXtreme开发出图形化显示的上位机监控软件。上位机采用最小二乘法，实现了节点的坐标解算。最后对系统进行整体测试，其功能达到了预期设计。对于大规模的室内无线定位系统，nanoPAN5375网络中的节点容量将会非常大，此时将会造成网络传输负载压力大、丢包率升高、网络延时等影响网络性能的因素。因此，在完成定位最小系统的情况下，为了网络能够容纳更多的节点，需要进行组网设计。本文提出了一种基于簇结构及TDMA的组网算法，并对算法进行了仿真。仿真结果表明，该算法有效可行。

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第一章 绪论

1.1 无线定位系统的发展背景

1.2 国内外的研究现状

1.3 研究目的及意义

1.4 本课题主要任务及章节安排

第二章 无线定位技术分析

2.1 短距离无线通信技术分析

2.2 定位算法分析

2.3 nanotron技术分析

第三章 系统总体设计

3.1 系统总体设计思路

3.2 无线终端的设计方案

3.3 监控软件系统的设计方案

3.4 本章小结

第四章 系统设计与实现

4.1 无线终端软件系统实现

4.2 监控软件实现

4.3 系统测试与实现

4.4 本章小结

第五章 无线定位系统组网算法设计

5.1 应用于无线定位系统的组网算法设计

5.2 无线网络的性能指标分析

5.3 NS2仿真工具分析

5.4 组网算法的仿真

5.5 本章小结

第六章 总结与展望

6.1 全文工作总结

6.2 进一步要解决的问题

参考文献

致谢

攻读学位期间所取得的相关科研成果