基于ZigBee技術室內定位系統(tǒng)的研究與實現(xiàn).pdf

1、在室外定位系統(tǒng)中全球定位系統(tǒng)（GPS）已經取得廣泛成功。與此同時，在室內場所中人們的活動也越來越豐富多樣，所以能夠極大提高生活質量的室內定位系統(tǒng)亟待發(fā)展和普及。例如，在一個博物館的游客，我們可以為他提供他所看到的展品的信息，這樣的服務都取決于他在博物館的位置。還有，尤其是對特殊人員、貴重資產的高效管理以及室內監(jiān)測等都需要一個能夠穩(wěn)定提供準確位置信息的室內定位系統(tǒng)。目前常見的室內定位技術中，具有低功耗、低成本并且靈活性較高的 ZigBee

2、技術成為近幾年研究的熱點，但在定位精度、系統(tǒng)實時性和可操作性方面的不足，導致室內定位系統(tǒng)無法大規(guī)模普及。
　　本文首先對目前室內定位技術的研究和發(fā)展現(xiàn)狀進行了探討和分析，并對 ZigBee技術和定位算法進行了深入研究，提出了具有自己特色的定位算法。采用以 ZigBee無線通信網絡為技術核心并選擇位置指紋與三角之心算法的定位方案，分析了實驗場景下信號強度的統(tǒng)計特征，從統(tǒng)計結果入手，進行 ZigBee信號測距的可行性分析，優(yōu)化了基于接

3、收的信號強度指示(RSSI)的測距方程。進而對定位過程中 RSSI測距和實時定位的兩個階段進行改進。提出了一種基于 ZigBee采用改進的位置指紋法和優(yōu)化的參考節(jié)點布局方案完成定位，設計并編寫了上位機運行程序。最終實現(xiàn)了基于 ZigBee技術的室內定位系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括硬件和軟件兩個方面，具體工作內容如下：
　　硬件方面：
　　根據系統(tǒng)要求結合用戶需求，設計并制作了無線網絡硬件節(jié)點實物。其中，重點設計并制作了電源電路和天線電路

4、。電源電路采用電池與適配器兩種供電模式，天線采用50Ω阻抗匹配2.4GHz設計。最后設計增加了節(jié)點外殼，使硬件節(jié)點更加美觀，使用方便。
　　軟件方面：
　　基于Visual Stidio2013 MFC平臺設計編寫系統(tǒng)上位機。結合用戶需求實現(xiàn)了定位監(jiān)視、串口控制、人員統(tǒng)計、人員管理和人員位置信息等功能。通過 ODBC接口連接SQL Server數(shù)據庫，對人員信息與RSSI列表進行存儲管理。
　　算法方面：
　　從

5、分析采樣數(shù)據的數(shù)據特征入手，對測距方程進行修正。采用一種優(yōu)化參考節(jié)點布局方案，一定程度上消除了環(huán)境干擾因數(shù)和參數(shù)A的影響、提高位置指紋的匹配效率和準確度。設計了定位系統(tǒng)用戶操作界面，進行了實驗驗證。最后實驗結果表明：基于ZigBee平臺采用位置指紋方法定位法和優(yōu)化的參考節(jié)點布局方案提高了精度，二者有機結合后使定位精度提高達到1.5m左右，且相對已有算法基本維持了算法時間復雜度而較小的增大了空間復雜度。
　　采用的參考節(jié)點組網布局方