活动范围受限人员监管系统的研究与设计

摘要

随着现代无线传感网络的发展，物联网产业走向成熟，比如智能交通、智能农业、智能电网、智能安防等等，也逐渐走进了人们的生活当中。当前ZigBee技术、Wi-Fi技术、RFID技术等已经成为物联网产业的关键技术，它们将传感器运用到人们的生活中，通过把感应到的物理量转化为信号量，使之能在计算机中储存并发布到互联网上，传感器及现代通信技术为人与物、物与物之间建立了桥梁。 当前活动范围受限人员监管主要使用的是视频监控方法，存在设备成本高、监视存在死角等问题。针对这些问题，我们提出的解决方法可以实现被监控者越界系统实时自动报警，而不是事后追踪。系统由脚环节点和协调器节点两部分组成。实现原理是通过对佩戴在被监控者身上的脚环节点与放置在监视居所中心的协调器节点之间的信号强度探测，计算出被监控者到监视居所中心的距离;若被监控者主越界脱逃，则脚环节点发送报警信息给协调器节点，协调器节点通过无线和有线网络将报警信号发送给监控中心，同时脚环节点上的北斗导航定位模块开启，对被监控者进行定位跟踪;另外，脚环节点还具有防止被监控者拆除装置的功能，有效保证系统正常运行。整套系统运用了RSSI(Received signal strength indication)测距方法进行室内测距，并利用高斯校验模型使测距结果更加精确，同时利用信道选择算法选取了合适的信道，避免了其他信号干扰，在被监控者脱逃后，通过北斗导航定位系统进行跟踪定位，增强了系统的严密性和高效性。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 研究背景

1．2 国内外研究现状

1．3 研究目的及意义

1．4 研究内容及创新点

1．5 论文结构安排

第2章 相关技术概述

2．1 无线传感网络概述

2．2 ZigBee技术概述

2．2．1 ZigBee技术特点

2．2．2 ZigBee拓扑结构

2．2．3 ZigBee协议架构

2．2．4 Z-stack协议栈分析

2．3 GPRS技术

2．4 本章小结

第3章 系统需求分析与总体设计

3．1 需求分析

3．2 系统总体设计

3．2．1 网络架构设计

3．2．2 系统架构设计

3．3 本章小结

第4章 室内测距算法

4．1 几种测距算法比较

4．2 基于RSSI的测距算法

4．3 测距结果优化

4．4 本章小结

第5章 信号干扰分析与处理

5．1 ZigBee与Wi-Fi的干扰分析

5．2 信道算法分析

5．2．1 空闲信道评估

5．2．2 基于能量的信道算法

5．3 本章小结

第6章 北斗导航定位系统

6．1 技术简介

6．2 工作原理

6．3 系统实现

6．4 本章小结

第7章 脚环节点设计

7．1 脚环节点电路设计

7．1．1 ZigBee控制电路设计

7．1．2 光敏传感器接口电路设计

7．1．3 北斗导航模块接口电路设计

7．1．4 电压检测电路设计

7．1．5 稳压电路设计

7．1．6 调试接口电路设计

7．2 脚环节点的软件设计

7．2．1 软件开发环境

7．2．2 软件设计流程

7．3 防拆功能

7．3．1 光敏传感器的防拆功能设计

7．3．2 电路通断实现防拆功能的设计

7．3 本章小结

第8章 协调器节点设计

8．1 协调器节点电路设计

8．1．1 ZigBee控制电路设计

8．1．2 复位电路设计

8．1．3 GPRS模块接口电路设计

8．1．4 串口转网口模块接口电路设计

8．2 协调器节点软件设计

8．2．1 软件设计流程

8．2．2 基于RSSI测距的软件设计

8．3 本章小结

第9章 实验与结果分析

9．1 基于RSSI的距离测试分析

9．2 数据丢包率测试

9．2．1 室内有无障碍丢包率测试

9．2．2 室内Wi-Fi干扰下丢包率测试

9．3 实验结果分析

9．4 本章小结

第10章 总结与展望

10．1 总结

10．2 展望

参考文献

附录

个人简历 在学期间发表的学术论文及研究成果

致谢