基于ZigBee无线传感器网络的室内定位研究与优化

摘要

信息时代的来临造就了互联网的高速发展，也给人们的生活带来了极大的便利，也促使各类基于位置的服务越来越流行，同时导航与定位这门交叉学科也成为了热门科学。目前以美国GPS为代表的全球定位系统已经足够成熟，作为一项室外定位技术，其精度已经可以满足民用领域，然而在室内条件下，这项技术却无法发挥其作用，这是因为其信号较弱，不足以穿透进入室内。城市化建设的大力发展使得高楼耸立，即使在室外条件下，这些楼宇包括绿化树木也会对信号造成遮挡，因此在室内以及上述情况下，需要一种能够有效的定位技术来满足这种需求。近年来，无线传感网络技术成为一大研究热门，作为其中之一的ZigBee技术凭借其优越的功耗低，成本低，安全性高的性能，成为室内定位的关键技术。
　　文章阐述了国内外无线传感器技术的发展现状，通过对比无线传感器网络中的各类技术优缺点，得出ZigBee技术在室内定位解决方案中的可行性。目前的ZigBee室内定位技术主要以损耗模型定位和指纹库定位两种方法为主，指纹库定位方法的精度相对较高，但是前期的建库工程巨大，制约了其应用。而损耗模型定位方法则相对灵活，但是模型参数收环境影响较大，主要依靠经验，具有较大的随机性，文章通过基于进化理论的新方法对模型参数逐渐逼近最优参数。同时由于节点布置对于信号传播有着决定作用，文章通过建立对节点布置的评价标准，对节点布置优劣评价标准进行了研究。通过选用TI的CC2530芯片搭建ZigBee无线定位网络平台，对损耗模型参数进行了实验优化逼近，然后对参考节点的布置方案进行了误差对比，结果可见对区域误差较小的布置方案定位误差也较小，有一定的参考价值。

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第1章 引言

1.1 课题来源、选题背景及研究意义

1.2 无线定位技术概述

1.3 几种典型的室内定位系统

1.4 室内定位研究现状及应用前景

1.5 主要内容和章节安排

第2章 ZigBee无线传感器网络技术

2.1 IEEE 802.15.4协议

2.2 ZigBee无线传感器网络技术

2.3 本章小结

第3章 室内定位机制

3.1 三角测量技术

3.2 RSSI测量技术

3.3 坐标计算方法

3.4 室内定位平台搭建

3.5 本章小结

第4章 ZigBee室内定位优化方案

4.1 基于路径损耗的参数定位方法

4.2 基于进化理论的参数确定方法

4.3 节点优化布置方法

4.4 实验测试

4.5 本章小结

第5章 结论与展望

5.1 结论

5.2 未来展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间的研究成果