基于ZigBee技术的场景指纹定位的研究

摘要

随着计算机技术的发展以及人们在日常生活及生产工作等方面的需要，对于人员或物品的定位服务显得越来越重要。本文的主要研究内容就是研究设计一种更高定位精度、更低成本及功耗的定位方法并将该定位方法应用于实际的生产生活中去。
　　 基于IEEE802.15.4标准的ZigBee技术是一种新兴的低成本、低功耗、低速率的短距离的无线通信技术。随着ZigBee技术的发展，其被广泛地应用于智能家庭、工业自动化、无人医疗护理等领域。而基于ZigBee技术的无线网络的定位应用方面正越来越受到各方面的关注。
　　 本文主要研究基于ZigBee技术的无线定位方法。主要的研究工作及研究成果分为以下几个方面：首先，分析研究ZigBee网络的一些关键技术问题，研究ZigBee网络的工作原理及工作过程；其次研究现有的一些定位方法，总结现有的一些实用定位方法的特点，重点分析研究了基于信号强度测距法(RSSI)及场景指纹法，并提出了融合该两种定位方法的一种混合定位法—RSS场景指纹定位法；接着，研究设计了一个定位系统，利用CC2430/2431芯片模块设计并实现了该定位系统的硬件模块，同时设计了定位系统中各类节点的软件；最后，利用学校的实验室环境对以本文提出的混合定位方法实现的定位系统进行实验测试。
　　 通过本文的实验测试表明，本文提出的定位方法的定位系统基本上满足低成本、低功耗及易于实现等定位系统的基本条件。同时，对全文的工作进行总结，给出了不足之处并对未来的研究方向进行了展望。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章 绪论

1.1课题的研究背景及意义

1.2国内外研究现状

1.3研究内容及章节安排

第二章 ZigBee技术简介

2.1 IEEE 802.15.4协议标准上建立的ZigBee堆栈架构

2.2 ZigBee网络

2.2.1 ZigBee网络拓朴结构及组网过程

2.2.2 ZigBee主要网络设备

2.2.3 ZigBee网络与其他无线网络的比较

2.3应用层

2.3.1设备应用支持子层(APS)

2.3.2设备对象

2.4网络层

2.5 MAC层

2.5.1 MAC层帧结构

2.5.2 MAC层数据服务过程

2.6物理层

2.6.1物理层主要功能

2.6.2物理层协议数据单元结构

2.7本章小节

第三章 定位方法

3.1定位技术概述

3.1.1常见的定位技术

3.1.2定位方法的评价标准

3.2 RSS场景指纹定位方法

3.2.1定位场景无线网络的形成

3.2.2 RSS场景指纹定位法的一般过程

3.2.3需要研究的几个问题

3.3本章小节

第四章 定位系统设计

4.1定位系统概述

4.1.1系统目标

4.1.2系统开发环境

4.2定位系统的总体设计

4.3系统的硬件设计

4.3.1硬件总体设计

4.3.2芯片选择

4.3.3微控制器MCU模块

4.3.4 RFID射频通信模块

4.3.5串口通信模块

4.3.6电源模块

4.3.7辅助功能模块

4.4系统的软件设计

4.4.1系统软件的总体设计

4.4.2硬件定义设计

4.4.3硬件驱动设计

4.4.4 IEEE 802.15.4协议栈

4.4.5 ZigBee网络层协议栈

4.4.6应用层软件设计

4.5本章小结

第五章 实验及实验结果分析

5.1实验测试环境

5.2与实验相关的一些问题

5.3实验结果及分析

5.3.1实验结果

5.3.2实验结果分析

5.4本章小节

第六章 全文总结

6.1工作总结

6.2创新工作

6.3进一步的研究方向

致谢

参考文献

攻读学位期间的研究成果