基于ZigBee的定位算法及其實現研究.pdf

1、定位技術是無線傳感器網絡重要支撐技術之一，也是當前研究的一個熱點課題。一些突發(fā)事件的發(fā)生往往需要確定其位置信息，以便在采取相應的應急措施和救援措施時就顯得得心應手，這就需要我們有一套比較完備的定位系統(tǒng)和一系列有效的算法理論，而定位算法的研究直接影響到定位系統(tǒng)能否達到理想的定位精度。因此對定位算法的研究是一件很有價值的事，在實際的應用中具有深遠的意義。
　　 根據定位方法的分類，可將其分為基于距離的和距離無關的定位，也可將其分為并

2、發(fā)式的和遞增式的定位。本文研究的定位方法主要是基于距離的和基于遞增式的定位方法，遞增式定位方法的實質也是基于距離的定位，它們都需要測量距離，二者距離的測量均采用基于RSSI(Received Signal Strength Indication)測距原理。
　　 本文首先介紹了當前國內外關于定位技術的發(fā)展狀況及存在的不足，說明了研究定位技術的重要現實意義。其次介紹了ZigBee無線技術及其相關理論，ZigBee是近幾年才發(fā)展起來

3、的一門新技術，它在無線傳感器網絡方面的應用具有較大的優(yōu)勢，基于ZigBee技術的無線定位是本文研究的重點。接著對常見的定位算法理論進行詳細說明，主要介紹了基于距離的定位算法原理和過程，如TOA(Time of Arrival)、TDOA(Time Difference of Arrival)、RSS(Received Signal Strength)以及AOA(Angle of Arrival)等。然后在ZigBee定位技術及其算法研究

4、基礎上提出了兩種特殊的定位算法，即兩點定位算法和改進的遞增定位算法。定位原理是基于采集到的RSSI值，通過理論或經驗測距模型將其轉換成距離值，再根據提出的定位算法就可求出未知點的坐標?？紤]公路和井下等特殊環(huán)境，提出單側布置參考節(jié)點的兩點算法，一方面能夠節(jié)約成本，另一方面還可以提高定位效率;而在大規(guī)模區(qū)域內的節(jié)點定位需要知道較多的錨節(jié)點位置，如果采用人工測量就顯得很復雜，因此提出一種逐步遞增定位法，即將參考節(jié)點看作是定位節(jié)點，初始定位時只

5、選擇某幾個參考節(jié)點作為已知位置的節(jié)點，但是遞增定位會造成累計誤差的影響，因此在此基礎上又提出一種改進的加權最小二乘法。通過MATLB仿真，提出的算法均可有效定位。
　　 最后，在實際應用中結合ZigBee硬件實現算法?；赯igBee技術的定位研究主要是采用CC2430模塊，它的最大特點是成本和功耗都比較低。整個定位系統(tǒng)由參考節(jié)點、移動節(jié)點和網關組成，并對各節(jié)點的硬件組成和下位機軟件設計進行了詳細描述?；趯嶒灜h(huán)境采集到的RSS