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文檔簡介
1、在室外定位系統(tǒng)中全球定位系統(tǒng)(GPS)已經(jīng)取得廣泛成功。與此同時,在室內(nèi)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(zhì)量的室內(nèi)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(wù)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(chǎn)的高效管理以及室內(nèi)監(jiān)測等都需要一個能夠穩(wěn)定提供準(zhǔn)確位置信息的室內(nèi)定位系統(tǒng)。目前常見的室內(nèi)定位技術(shù)中,具有低功耗、低成本并且靈活性較高的 ZigBee
2、技術(shù)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(dǎo)致室內(nèi)定位系統(tǒng)無法大規(guī)模普及。
本文首先對目前室內(nèi)定位技術(shù)的研究和發(fā)展現(xiàn)狀進(jìn)行了探討和分析,并對 ZigBee技術(shù)和定位算法進(jìn)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(wǎng)絡(luò)為技術(shù)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(jié)果入手,進(jìn)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(jìn)而對定位過程中 RSSI測距和實時定位的兩個階段進(jìn)行改進(jìn)。提出了一種基于 ZigBee采用改進(jìn)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(shè)計并編寫了上位機(jī)運行程序。最終實現(xiàn)了基于 ZigBee技術(shù)的室內(nèi)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(nèi)容如下:
硬件方面:
根據(jù)系統(tǒng)要求結(jié)合用戶需求,設(shè)計并制作了無線網(wǎng)絡(luò)硬件節(jié)點實物。其中,重點設(shè)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(shè)計。最后設(shè)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(shè)計編寫系統(tǒng)上位機(jī)。結(jié)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(jù)庫,對人員信息與RSSI列表進(jìn)行存儲管理。
算法方面:
從
5、分析采樣數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)特征入手,對測距方程進(jìn)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(zhǔn)確度。設(shè)計了定位系統(tǒng)用戶操作界面,進(jìn)行了實驗驗證。最后實驗結(jié)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(jī)結(jié)合后使定位精度提高達(dá)到1.5m左右,且相對已有算法基本維持了算法時間復(fù)雜度而較小的增大了空間復(fù)雜度。
采用的參考節(jié)點組網(wǎng)布局方
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