基于+Zigbee+室内定位系统的指纹库优化算法

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ZigBee室内定位系统定位精度优化算法研究

ZigBee室内定位系统定位精度优化算法研究
范静辉 , 叶 宏
( 上海师范大学 信 息与机电工程 学院, 上海 2 0 0 2 3 4 )
【 摘 要】基于 Z i g B e e 进行室内无线定位系统的开发 已经成为热点, 这是 由于采用无线通信可以节省成本, 使用也更加方便。 但 同时 , 基 于接收信 号强度指 示( n s s i ) 的测 距和定位 易受多种 因素的影响 , 使 得测距和 定位 的误差都 比较 大。提 出了针对 室内 小环境范围内的定位系统, 提出了获取 R s s I 的方法( 中值过滤和均值过滤) 和定位 的优化算法( 基于极大似然估计法加权取均 值的定位优化算法) , 通过两种方法的结合, 提高 了 定位精度。同时, 利用 L a b V I E W 软件开发上位机。 【 关键词】室内无线定位 ; 接收信号强度指示; 图形化编程 【 中图分类号】T N 9 2 5 “ 【 文献标志码】A
Re s e a r c h o n P o s i t i o n i n ห้องสมุดไป่ตู้ Ac c u r a c y o f Zi g Be e I n d o o r P o s i i t o in n g S y s t e m Op i t mi z a i t o n A l g o r i t h m
【 A b s t r a c t 1 I n d o o r w i r e l e s s l o c a t i o n s y s t e m b a s e d o n Z i g B e e d e v e l o p m e n t b e c o m e s a h o t s p o t , ec b a u s e t h e u s e o f w i r e l e s s c o m m u n i c a t i o n s , i t c a n s a v e

基于Zigbee技术的智能家居控制系统设计—课程设计论文

基于Zigbee技术的智能家居控制系统设计—课程设计论文

机器人3课程设计(论文)题目:基于Zigbee技术的智能家居控制系统设计基于Zigbee技术的智能家居控制系统设计摘要随着生活质量的日益改善和生活节奏的不断加快,人们的工作、生活日益信息化。

信息化社会改变了人们的生活方式与工作习惯,使得家居系统的智能化成为一种消费需求,智能家居系统越来越被重视。

因此,将家庭中各种通信设备、家用电器和家庭安保装置通过家居控制系统进行整合,并进行远程控制和管理,已经成为近年来一个热门研究课题。

关键词: Zigbee ;Z-Stack;CC2530芯片;智能家居The Design of Smart Home Control System Based on ZigBee Technology TechnologyABSTRACTWith the development of the science and economy,people’s living standard improves enormously.People may pay more and more attention to their living environment.Information society has changed people’S lifestyle and work habits to makeintelligent home system a consumer demand.Intelligent home system catches moreand more people’S attention.Thereforethe topic about the integration andmanagement of various communication equipments in home,household appliancesand home security devices combined by the intelligent home c ontrol system remotel,has become a hot research point in recent years.Key words: Zigbee; Z-stack;CC2530;Smart Home目录1绪论 (1)1.1无线传感器网络 (1)1.1.1无线传感器网络概况 (1)1.1.2无线传感器的应用现状 (1)1.1.3无线传感器的未来前景 (2)1.2基于Zigbee技术的无线传感器网络 (2)1.3论文结构 (3)2 Z-Stack协议栈 (4)2.1 Zigbee协议介绍 (4)2.1.1 Zigbee协议栈的结构 (4)2.2 Zigbee网络结构 (5)2.3 Z-Stack协议栈介绍 (6)2.3.1寻址 (6)2.3.2绑定 (9)2.3.3路由协议 (9)2.3.4数据发送函数 (10)2.3.5网络组建过程 (10)2.3.6数据接收函数 (10)3智能家居系统的实现 (13)3.1系统的整体介绍 (13)3.2系统硬件介绍 (13)3.2.1各类传感器模块 (13)3.2.2终端节点和数据汇聚模块 (15)3.3系统软件介绍 (16)3.3.1终端节点和数据汇聚模块软件设计 (16)3.3.2上位机(PC机)的监控界面 (18)4结论 (21)参考文献 (22)附录 (23)1 绪论1.1无线传感器网络1.1.1无线传感器网络概况无线传感器网络是指大量的移动的或静止的传感器以自组织和多跳的方式构成的无线网络。

基于zigbee技术的家居环境监测系统的设计与实现最终版

基于zigbee技术的家居环境监测系统的设计与实现最终版

基于zigbee技术的家居环境监测系统的设计与实现最终版摘要:环境是人们赖以生存的必要条件,随着现代化信息技术的迅猛进展和提高,人们对自己的生活环境有了更高的要求,期望自己的生活环境健康、舒服。

近些年,专门是人类在信息技术上的快速进展,使得各种无线通信技术有了前所未有的突破,无线技术在智能家居上的应用将越来越广泛。

因此,本文利用ZigBee技术设计出了这种无线家居环境监测系统。

该系统中,传感器节点〔即终端节点〕能够选择温度、湿度、亮度等传感器,同时能够依照需求添加或减少传感器节点。

因此本文无线网络终端模块选用的CC2530芯片为平台,以实现信息数据的接收与发送。

此芯片内置8051内核的单片机内核,并有一定的内存空间,故只要加上些少许外围电路就能够实现功能,无需再加单片机。

在数据接收端〔即和谐器节点〕收到的数据处理传送到PC机上显示。

为了让用户方便监测数据,本文在PC机上设计了显示界面,让人们更加方便操作及监测数据。

本系统运行可靠,能正确猎取环境数据,实现实时监测。

关键词:ZigBee;无线传感器网络;环境监测;智能家居Design and Realization of Household EnvironmentMonitoring System Based on ZigBee TechnologyAbstract:Environment is a necessary condition for survival. With the rapid development and improvement of modern information technology, people have higher requirements for their living environment. They hope they live healthily and comfortably. During recent years, especially the quick development of information technology which enables all kinds of wireless communication technology to improve unprecedentedly. So,the thesis utilizes ZigBee technology to exploit and design the wireless home environmental monitoring system. In the system, the sensor node(as well as terminal node) can choose temperature, humidity, brightness etc. Therefore, the wireless network terminal module of the thesis choose the CC2530 chip as the platform for realizing receiving and sending of the information data. The chip has a single chip with 8051 core and has certain memory space. Thus, it can realize its function by adding a little peripheral circuit without extra single chip. The received data processing in the data receiving terminal(that is coordinator node) send to PC for people’s real-time monitoring. The thesis designed the display interface in PC for people’s operation and data monitoring conveniently. The system works reliably which can obtain correct environmental data and realize real time monitoring.Keywords:ZigBee;Wireless sensor networks; environmental monitoring; smart home名目前言 0第1章绪论 (1)1.1 本文的研究背景 (1)1.2 智能家居环境监测系统的特点 (1)1.3 本文要紧研究内容 (2)1.4 开发工具及开发环境的介绍 (2)1.4.1 系统软件开发环境介绍 (3)1.4.2 上位机软件开发环境介绍 (4)第2章 ZigBee技术的概述 (6)2.1 ZigBee技术的概念 (6)2.2 ZigBee技术的特点 (7)2.3 ZigBee网络设备组成和网络结构 (7)2.4 ZigBee的协议分析 (8)2.4.1 网络层〔NWK〕 (9)2.4.2 应用层〔APP〕 (10)2.5 本章小结 (11)第3章系统的总体设计 (12)3.1 系统结构 (12)3.2 系统功能定义 (12)3.3 系统设计要求 (14)3.4 本章小结 (14)第4章系统的硬件设计 (15)4.1 ZigBee硬件选型 (15)4.2 节点硬件设计 (17)4.3 本章小结 (20)第5章系统的软件设计及实现 (21)5.1 软件部分总体介绍 (21)5.1.1 软件设计整体流程 (21)5.1.2 和谐器的自动组网流程 (21)5.2 和谐器节点软件实现 (24)5.3 传感器节点软件设计 (26)5.4 本章小结 (27)第6章上位机软件实现及测试 (28)6.1 上位机软件实现 (28)6.2 软件测试 (29)6.3 本章小结........................................ 错误!未定义书签。

基于RSSI的ZigBee定位技术研究

基于RSSI的ZigBee定位技术研究

(RSSI)的定位跟踪技术 ¨ ,ZigBee的未 知节点 通过测 量接 收到 的锚节点信号 强度 ,根据 已知 的无 线 电信 号衰 落模 型估算 出节 点之 问 的距 离 ,再 利 用 已 有 的定 位 算 法 计 算 出节 点 的 坐 标 位 置 。
Hou Qizhen Shi Bingxin Liu Yanfan
(College ofAeronautical Automation,Civil Aviation University of China,死。 n 300300,China)
Abstract ZigBee localisation technology frequently adopts teh RSSI ranging—based principles. On the basis of studying the traditional localisation algor ithms,we proposed a trilateral—weighted centroid loca lisation algor ithm. The improved algor ithm targets at diminishing the area of positioning and utilises the trilateral method to determine the positioning triangle. In a positioning tr iangle,it calculates the estimated va lue of unknown node according to the weight variables set in test distance and based on the degree of inf luence. On a ZigBee—based hardware platform we validated that this algorithm had smaller error than traditional algorithms. When the test distance is larger,this advantage is clearer. At the same time,we used terminal com puter to run the algor ithm processing,and made the ha r dwa r e structure of each node sim ple。this was suitable for those nodes with small communication cost and low hardware requirements to use.

基于ZIGBEE技术的室内定位算法研究及应用

基于ZIGBEE技术的室内定位算法研究及应用
2、 ZI BEE G
21无线 传 感 器 网络 . 随 着 无 线通 讯 、 理 器 、 功 耗 高 集 成 数 字 电路 、 机 电系 统 、 处 低 微 片上 系统 等技 术的 发展 , 无线 传感器 网络 ( i e e s S n o W r l s e s r Newok ,W S 得 以 产 生 , 中包 含 大 量 的小 尺 寸 、 功 耗 、 成 t rs N) 其 低 低 本传 感 器 节 点 。哒 些 传 感 器 节 点要 么 相 互 之 间 可 以通 信 , 要么 可 以 与外部基站直接通信 。 传感器节点通常 是分散 在一个区域里 , 过 通 无线通信 方式形成 的一个多跳的 自组织的网络系统 , 彼此协调传输 物理世界 的信息 。 22Z g e 技 术 . iB e Zg e是一种新兴的基于1E 82 1 .标准的低功耗无线 网 iB e E E 0 .5 4 络技术 , 其特点是近距离 、 低复杂度 、 自组织、 低功耗 、 低数据速率、 低 成 本 。 EEE 8 15. I 2. 4规 范 是 一 种 经 济 、 效 、 数 据 速 率 0 高 低 ( 5 k p ) 工作在2 4 <2 0 b s 、 . GHz 8 8 9 8 和 6 / 2 MHz 的无线技术 , 它是 Zg e应用层和 网络层协议 的基础 。 iB e iB e Zg e标准是由Zg e联盟制 iB e 定的, 联盟成员包括国际著名半导体生产商 、 技术提供者 、 技术集成 商以及最终使用者 。 由于Zg e不仅只是8 2 1 . 的代名 词, iB e 0 .5 4 而且 IE 仅处理低级MAC EE 层和物理层协议 , 因此Zg  ̄ 盟开发 了安全 iB 层, 对网络层和应用层进行 了标准化。 iB e Zg e协议栈结构如图1 所示 。

基于RSSI的Zigbee定位节点布局优化

基于RSSI的Zigbee定位节点布局优化

1. Gu a n g d o n g S c i e n c e C e n t e r , Gu a n g d o n g 5 1 0 00 6, C h i n a
A e : e 0 l
( 2 )
2. G u a n g d o n g U n i v e r s i t y o f T e c h n o l o g y,G u a n g d o n g 5 1 0 0 0 6 ,C h i n a 3. S o u t h C h i n a U n i v e r s i t y o f Te c h n o l o g y. Gu a n g d o n g 5 1 0 64 1. C h i n a
l e a d t o i n t e r f e r e n c e, o p t i mi z a t i o n o f r e f e r e n c e


图1 正方形布局 序 烧录 到对 应 的协 调 器、参 考节 点程 序和 盲 点程序 。使 所有 参考 节 点 以及 盲 节 点加 入 网 络 中 。按 照 图 1 的布 局 方案 布 置参考 节 点位置 。参考节 点应 该保
持 同一 高度 。避 免 由室 内的墙 壁 、地面 以及 障 碍物 对RF 信 号有 一定 的影 响 。微调 参数 A,N值 ,直 至找 到最优 值 。 在 无 人 遮 挡 的 情 况 下 ,通过 上 位 机 定
n o d e l a y o u t s c h e me ma r g i n i s p u t f o r wa r d , i n o r d e r t O i mp r o v e z i g b e e l o c a l i z a t i o n a c c u r a c y. Th e

基于ZigBee的室内手持定位系统的设计

基于ZigBee的室内手持定位系统的设计
7 1 0 0 4 3 )

2 1 0 0 1 6 ,
( 1 . 南京航空航天大学
a . 自动化学 院 ; b . 高新西安卫星测控 中心 , 西安
摘要 : 针对大规模 复杂室 内空间的实时位置 服务 这一室 内定位难题 , 提 出 了一种基于 Z i g B e e 无 线传感器 网络 的室 内 手持 定位系统 的设计方案 ; 该方案采用 T I 公司 的 C C 2 4 3 0 、 C C 2 4 3 1 搭建无线定 位网络 , 根据 C C 2 4 3 0接 收信号强度 指 示( R s s I ) 和通信距 离的映射关系实现定位功 能 ; 在此基础 上 , 结合地理信 息系统 ( G I S ) , 基于 V S 2 0 0 5平台开发 Wi n - d o w s M o b i l e 环境下 的人 机交互界面 ; 用 户可从手持终端 的人机交互 界面上实时 、 直 观地获得 其 自身 和 目标节点 当前 所 在的位置信息 ; 该系统定位精度 可达 1 . 2 m, 可 用于 复杂 的室 内环 境 , 如机 场 、 地下停 车场 、 展 览大 厅和大 型商 场 等, 具有成本 低 、 功耗小 、 定位精度较高 的特 点。
Zi g Be e.Th e wi r e l e s s l o c a t i o n n e t wo r k wa s b u i l t wi t h TI CC2 43 0 a nd CC2 431 i n t h i s s c h e me .Th e l o c a t i o n
第3 4卷
第 9期
四 川 兵 工 学 报
2 0 1 3年 9月
【 信息科学与控制工程 】
d o i : 1 0 . 1 1 8 0 9 / s c b g x b 2 0 1 3 . 0 9 . 0 3 3

基于ZigBee技术的无线智能家居系统研究与设计

基于ZigBee技术的无线智能家居系统研究与设计
用 . 0 ,:5 5 2 985 - 6 0
络的请求信号,则给发送请求信号的终端节 点回复信 息,然后将 该 终端节点加入所管辖 的网络 范围内,并分配相应的网络地址 。如果 所收到的信号是终端 节点发送过来 的监测数据,则在给终端节点发 送数据的确认信号之 后,就要对数据进行识别和处理,并在规定的
进入 到了一种空闲状态 。终端节点会定期地从空闲状态 中醒来 ,对 相关 的环境信息进行监测,将其监测过程 中所采集到的数据通过无 线发射模块发送给与其相联的汇聚节点 ,如果收到汇聚节点发过来
的确 认 信 息 ,则表 明数 据 发 送 成 功 ,之 后 终 端 节 点 将 再 次 进入 空 闲
先要进行初始化 ,初始化所 完成 的工作类似与上面的汇聚节点 ,然
后 终 端 节 点 开 始 不 断 的 发 出 请求 信 号 ,要 求 加 入 到 某 个 汇 聚 节 点所
创建 的网络 ,只要 终端节 点成功加入网络,就停止发送请求加入 网
络 的报 文 ,并 得 到 一个 汇 聚 节 点 分 配 给 它 的 网络 地 址 ,之 后节 点就
采集 。 若数据 发送不成功 , 点会再次采集数据并发送给汇聚节 点, 节 直到发送成功为止 。
三 、 结 束 语
和其它短距离通信技术 比较 ,Z g e iB e技术具有 明显 的优势,其 近距离 、低成本、低功耗、低速率等特点更加适合于家庭 组网的特
点 。本 文 提 出 了一 套 用 Z g e iB e技术 实现 智 能 家 居 系 统 的 设 计 方案 ,
3 推行媒体通识教育。 . 鉴于媒体素养教育的重要性以及有效扩 散其广泛影 响, 应该将 其作成为高校大学生人文素质教育的一部分 ,作为通识教育来推行。

基于Zigbee技术的无线指纹识别装置设计

基于Zigbee技术的无线指纹识别装置设计

1、 引 言
指纹识别技术通过分析指纹的局部特征 , 从中抽取详尽 的特征 点 , 而 可 靠 地 确 认 个 人 身 份 。 纹 识 别 的优 点 是 指 纹 作 为 人 体 独 从 指 无二的特征 , 的复杂度可 以提供用于鉴别的足够特征 , 它 具有极 高的安全性。 对于其他身份认证技术 , 相 指纹 识 别 是 一 种 更 为 理 想 的身份认证技术 , 纹识别不仅具有许多独到的信息安全优点 , 指 更 重 要 的是 具 有 很 高 的 实用 性 、 行 性 , 以广 泛 应 用 于 金融 、 子商 可 可 电 务 以及安 全性 能要求教高 的行业 中_ 】 】 。 然而 , 目前大多数指纹识别系统 , 如指纹锁 、 指纹门禁、 或是P 、 C 手机等需要指纹识别 的设备或系统, 为了节约成本和方便使用, 都是 将 指 纹 采集 和 指 纹 识 别放 在 一 起 形 成一 个 完整 的 系 统 。 户 只需 要 用 把 手 指放 在指 纹 采集 头 上 , 识 别 系统 会把 指纹 图像 采集 进去 , 指纹 在 主芯 片上 进行 图像 处 理 、 征点 提 取 并进行 指 纹特 征对 比等 过程 , 特 然 后 把对 比结果 反馈 给 人 机 界面 , 同时控 制或 通 知相 应 的设 备 。 这样 的 系统 决定 了指 纹 采集 头必 须安 装 在 用 户 能够 直 接 触 摸 到 的地 方 , 并 暴露在外部环境 中。 比如汽车指纹 门锁、 装在户外的指纹锁或门禁 安 等, 都会把指纹采集传感器直接暴露在恶劣环境下面 , 不管是光学的、 电容的或 电感式的指纹采集头, 都非常容易被毁坏或损坏。 为了解 决这些 问题 , 的产家把指纹采 集和识 别部 分分开 , 有 由于指纹 采集部分需要电源, 大部分厂家采用/ u B l s  ̄接口, , 使用时把指纹采集部 分插 到识另 莫 忤 l 块的小U1 口上 , R 通过小U B s 口在指纹识别模块 匕 电来完 取 成整 个身份认 证过程 , 样指纹 识别 模块可 以安装在环境 比较 好的地方 , 这 而指纹 采集部分携带在用户 身上而不会被恶劣环 境所毁坏。 即使这样 , 但 在恶劣的环境下面还是会面临问题,匕 口、 口被堵 匕 还有使用时 }女/U J 了, 候也不方便 , 口在使用过程中也容易损坏 , 接 操作起来不方便等等。 如 果 上 面 的 指 纹 采 集 部 分 采 用 蓝 牙 或W i或 无 线 宽 带 并 用 电 i f 池供 电, 为 这 些解 决 方 案 的 功 耗都 比较 高 , 得 识 别模 块 的 电池 因 使 很快 就会 被 耗 尽 , 用 起 来 非 常 不 方 便 。 文将 提 出 一种 低廉 实 惠 使 本 的基 于 Zg e技 术 的 无 线 指 纹 识 别 系 统 。 ib e

基于Zigbee室内定位系统的指纹库优化算法

基于Zigbee室内定位系统的指纹库优化算法

得到 良好 的定位效果 ,但指纹数据库 的采集和建立精度会直接影响到最终的定位精度,而一般方法建立的指纹数据库误差较大。
为 此 ,通过 对 Z i g b e e网络 指纹 数据 库采 集和 建立 过程 进行 研 究 ,提 出一 种 Z i g b e e网络 中指纹 数据 库采集 、建 立及 优化 的算 法 。在 定位 区域 将各 采样 点采 集 到 的指纹 数据库 源 数据 进行 滤波 处 理 ,建立 高精 度 的指纹 数据 库 。利 用 Z i g b e e 平 台组 建无 线 网络进 行实 验 ,分别 使 用针 对该 定位 系 统提 出 的 限定 区域最 邻近 算 法 、限 定 区域加权 最 邻近 算 法 、限定 区 域贝 叶斯 算法 进行 定位 计 算 。实验 结果表 明 ,运 用优 化 后的指 纹数 据库 在短 距 离范 围 内定位 平均 误差 可 限制在 1 . 5 m以内。
中图分类号: T P 1 8
基于 Z i g b e e室 内定位 系统 的指 纹库优化 算法
刘小康 ,郭


( 南 昌大 学信 息工 程学 院 ,南 昌 3 3 0 0 3 1 )
要 :Z i g b e e 无线传感器网络的接收信号强度指示( R S S I ) 可以用来提供位置服务,使用 R S S I 建立指纹数据库设计定位算法能够
s e r v i c e .Us i n g RSS I e s t a bl i s hi n g f in g e r pr i n t d a t a b a s e t o d e s i g n po s i t i o ni ng a l g o r i t h m c a n ge t go o d po s i t i o ni n g r e s ul t .Bu t in f ge pr r i n t d a t a ba s e c ol l e c t i o n a nd e s t a bl i s hme n t a c c ra u c y d i r e c t l y a fe c t t he p os i t i o n i n g a c c u r a c y.Th e g e n e r a l me t h od t o e s t a bl i s h t h e ing f e r pr i n t da t a b a s e h a s l a r g e r e r r o r ,a nd a te f r r e s e a r c h i n g or f t h e p r oc e s s o f Zi g b e e n e t wo r k i f ng e pr r i n t d a t a b as e c ol l e c t i o n a n d e s t a b l i s h me n t ,t h e ing f e pr r i n t da t a ba s e c o l l e c t i o n,e s t a bl i s h me nt a n d o p t i mi z a t i on me t ho d i s p r o po s e d.I n t h e p os i t i o ni n g a r e a ,a l l t he c o l l e c t e d in f ge r pr in t d a t a ba s e s o u r c e d a t a f r o m e v e r y s a mp l i n g p oi n t a r e il f t e r e d ,a nd hi g h p r e c i s i o n i f ng e r p r i n t da t a ba s e i s e s t a b l i s he d. Us i n g t he d e in f e d r e g i o n

基于ZigBee无线通信网络的指纹考勤网络设计

基于ZigBee无线通信网络的指纹考勤网络设计
计 算机 光盘软 件 与应用
2 1 年第 3期 00
C m u e DS f w r n p l c t o s o p t rC o ta ea dA p a i n i 工程 技 术
基于 Zg e 无线通信 网络的指纹考勤 网络设 计 i e B
伍 龙 山 ,戴 志 强 。王 凯旋 ,刘 静 微

t g e e — e c s u e o a h e e t e c n r l o e f g r rn d l .Th r g a o g e n t r s b s d o he Zi Be nd d vie i s d t c i v o to f t n e i t mo u e h h i p e p o r m f Zi Be e wo ks i a e n TI S Zi Be 2 O r t c l sa k ~ tc ,wb c S d v l p d t c i v aa ta s s i n b t e h n d v c n h o r i a o . g e 0 6 p o o o t c ,z sa k i h i e e o e O a h e e d t r n mis o e we n t e e d— e i e a d t e c o d n t n i
Ab t a t T s p p r d s rb st e i n a Fi g r rn t n a c e wo k wh c s b s d o g e Ne wo k b sn g e s r c : hi a e e c e o d sg n e p i tAte d n e n t r ih i a e n Zi Be t r y u i g Zi Be i mo u e n n e p n d n i c to d l . i ep i ti e tfc t D mo u e n g ee d d v c r o n c e t d l sa d f g r r t e t a i n mo u e F ng r rn d n i a i d l sa d Zi Be n — e i e a ec n e td wih UART a d i i i i f i O n

基于ZigBee的室内定位系统设计与研究

基于ZigBee的室内定位系统设计与研究
s i g na l s t r e n g t h . CC2 5 3 0 c h i p i s d e s i g n e d wi t h a e o o r d i n a t o r n o d e , r e f e r e n c e n o d e s a n d u n k o wn n o d e . Th e s o f t wa r e b a s e d o n Z—S t a c k p r o t o c o l S t a c k i s
Z HANG J i a n - g u o HAN Ta o LI U J i a WE I Xi n
( S c h o o l o f E l e c t r i c a l a n d I n f o r ma t i o n En g i n e e r i n g , An h u i Un i v e r s i t y o f S c i e n c e a n d T e c h n o l o g y , Hu a i n a n Ai h u i 2 3 2 0 0 1 , C h i n a )
受 功 能 。其 中 c 1 , c 2 . Y 1 和c 1 3 , C 1 4 , Y 2 构 成 了 2组 晶 振 电 路 给 C C 2 5 3 0 芯片提供振荡频率 。 L 1 , L 2 , C 1 5 , C 1 6 , C 1 7 , C 1 8 共 同构成 了一个 巴伦电路. 为C C 2 5 3 0到天线之间可以阻抗 匹配 . 使得天线发射 功率达 到最大 , 实现射频信号的发射和接收 z i g B e e 协调器除了C C 2 5 3 0 核心电 路之外还需要一个 电源 电路为整个协调器提供工作电源.该 电源是 由 U S B供电. 通过 H T 7 5 5 芯片将 U S B的 D C + 5 V电转换成 C C 2 5 3 0 芯片所 需要的 D C + 3 . 3 V电 通过 串口将上位机与 Z i g B e e 协调器连接起来 . 通过 M A X 2 3 2 芯片将上位机的 R S 2 3 2 电平 与协调器 , r I . L电平相互转化 , 实 现上位机与 z i g B e e 协调器之 间的通信 。而参考节点与待定位节点采用 完全相同的硬件 电路 . 除了 C C 2 5 3 0 核心系统 电路之外只需要增加一个 电源电路为参考节点和待定位节点体统电源即可

基于ZigBee网络的室内定位系统的设计与实现

基于ZigBee网络的室内定位系统的设计与实现

基 于 Zg e iB e网络 的室 内定 位 系统 的设 计 与 实现
白旭华 , 张瑞峰 , 肖萌 , 张 王桂英
( 天津 大学 电子信 息工程学 院 , 天津 30 7 ) 0 02 摘 要 : 对 当前室 内定位 系统成本高、 针 精度低 、 可靠性差 的缺点 , 设计 出了一种基 于 Zg e iB e无线传 感 网络 的无线
whc o i e h i a c — a u ig c l r t n p o e s a d t e e t e lc l ai n p o e s is ,c lu ae t e d sa c ih c mb n st e d s n e me s r ai a i r c s n h n i o ai t r c s .F rt ac lt h itn e t n b o r z o
De i n a d i p e e a i n o n o sto i y t m s g n m l m nt to f i do r po ii n ng s s e ba e n Zi Be e wo k sdo g en t r
BAIXu h a,ZHANG if n —u Ru —e g,ZHANG a — n Xio me g,W ANG iy n Gu — i g
ss m—nci r ue yTxsIs u n ( I ,t ow r bsd o —tc rt o Saki as e n st T , yt o—hppo cdb ea nt met T ) h sf ae ae n ZSak po cl t s l bl g I e d r s e t o c o o o
Ke r s iB e;lc l ai n itn e me s rn ;r c ie in l t n h y wo d :Z g e o ai t ;d s c — a u i g e ev d sg a r g z o a s et

基于ZigBee无线传感器网络的一种室内定位新方法

基于ZigBee无线传感器网络的一种室内定位新方法
L I U Xi a o— k a n g,ZHANG Xi a ng,FANG S hu a n g,GUO Ha n g
( S c h o o l o f I n f o r ma t i o n E n g i n e e r i n g , Na n c h a n g Un i v e r s i t y, N a n c h a n g 3 3 0 0 3 1 , C h i n a ) Ab s t r a c t :A i mi n g a t g e n e r a l p o s i t i o n i n g m o d e p r o v i d e d b y Z i g B e e n e t w o r k s i s j u s t a p a s s i v e w a y o f m o n i t o i r n g ,
中 图分 类号 :T N9 6 2 文 献 标 识 码 :B 文 章 编 号 :1 0 0 0 - 9 7 8 7 ( 2 0 1 3 ) 1 1 - 0 0 2 9 - ' 0 4
A n e w i n do o r p o s i t i o ni n g me t ho l l O d b D a s e dO n Zi g Be e W S Ns木
2 0 1 3年 第 3 2卷 第 儿 期
传感器 与微系统( T r a n s d u c e r a n d Mi c r o s y s t e m T e c h n o l o g i e s )
2 9
基于 Z i g B e e无 线 传 感 器 网络 的 一种 室 内定 位 新 方 法
d e s i g n a p a s s i v e a n d a c t i v e w a y s o f b i - d i r e c t i o n l a p o s i t i o n i n g s y s t e m. T h e s y s t e m h a r d w a r e s t r u c t u r e a n d c o mp i l e me t h o d f o r b i — d i r e c t i o n a l p o s i t i o n i n g Z i g i v e n;t h r o u g h b u i l d i n g Z i g B e e n e t w o r k, mo v i n g n o d e a n d c o o r d i n a t o r c a n a c q u i r e t h e RS S I or f p o s i t i o n i n g a t t h e s a me t i me , a n d u s e i f n g e r p i r n t d a t a b a s e b a s e d o n p a t h l o s s mo d e l a n d t h e t h r e e k i n d s o f l i mi t e d re a a l o c a l i z a t i o n lg a o r i t h m or f p o s i t i o n i n g c a l c u l a t i o n r e s p e c t i v e l y . E x p e i r me n t a l r e s u l t s s h o w t h a t t h i s s y s t e m c a n r e li a z e b i — d i r e c t i o n l a p o s i t i o n i n g mo d e s u c h a s a c t i v e p o s i t i o n i n g

设计基于ZigBee的智能家居控制系统

设计基于ZigBee的智能家居控制系统

设计基于ZigBee的智能家居控制系统随着科技的不断发展,智能家居控制系统也越来越成为人们生活中的必备品。

其中,基于ZigBee技术的智能家居控制系统具有可靠性高、安全性好、扩展性强等特点,成为越来越多家庭的首选。

一、什么是ZigBee技术?ZigBee是一种基于无线射频(RF)技术的低功耗、低速率、短距离通信技术。

它采用IEEE 802.15.4标准,并在此基础上定义了一系列应用规范,为物联网提供了一种低成本、低功耗、高安全性的解决方案。

ZigBee技术可以广泛应用于家庭自动化、医疗保健、农业、环境监控等领域。

二、智能家居控制系统架构基于ZigBee技术的智能家居控制系统通常由如下几个部分组成:1. 控制中心:控制中心是系统的核心部分,主要负责与各类智能设备进行通信和控制。

控制中心需要支持多种通信协议,包括ZigBee、Wi-Fi、蓝牙等。

2. 智能设备:智能设备是指能够通过控制中心进行远程控制的各类家居设备,包括灯控、窗帘控制器、家庭影院、智能插座等。

这些设备需要具备ZigBee通信模块,以便与控制中心进行通信。

3. 应用软件:应用软件是用户与智能家居控制系统进行交互的界面,可以通过手机应用、网页端、语音控制等多种方式与控制中心进行交互。

三、ZigBee技术在智能家居控制系统中的应用基于ZigBee技术的智能家居控制系统具有以下优点:1. 可靠性高:ZigBee技术采用的是短距离、低功耗的无线通信方式,能够有效降低信号干扰,提高通信的可靠性。

2. 安全性好:ZigBee技术支持AES-128加密算法,在数据传输过程中进行加密,能够有效保护用户隐私和数据安全。

3. 扩展性强:ZigBee技术可以支持多个网络节点,可以随意扩展,支持动态网络拓扑结构,满足不同家庭的不同需求。

4. 节能环保:ZigBee技术采用低功耗的无线通信方式,能够大大降低能耗,减少电池更换的频次,从而节约资源,降低环境污染。

《基于RSSI的室内位置指纹定位算法研究》范文

《基于RSSI的室内位置指纹定位算法研究》范文

《基于RSSI的室内位置指纹定位算法研究》篇一一、引言随着无线通信技术的不断发展,室内定位技术已经成为众多领域的重要应用,如智慧城市、无人驾驶、应急救援等。

其中,基于接收信号强度指示(RSSI)的室内位置指纹定位算法因其简单、易实现和低成本的特点,得到了广泛关注。

本文旨在研究基于RSSI的室内位置指纹定位算法,分析其原理、优势及挑战,并提出相应的改进策略。

二、RSSI室内位置指纹定位算法原理RSSI室内位置指纹定位算法基于无线信号传播的原理,通过收集特定位置上的无线信号强度信息(RSSI值),构建室内环境的指纹数据库。

当设备进入该区域时,通过比较实时采集的RSSI 值与指纹数据库中的数据,确定设备的位置。

该算法主要包含离线阶段和在线阶段两个部分。

1. 离线阶段:在该阶段,需要收集不同位置上的RSSI值,构建指纹数据库。

具体步骤包括:在室内环境中选择若干个参考点,测量各参考点处不同无线接入点(AP)的RSSI值,并将这些数据存储在指纹数据库中。

2. 在线阶段:在该阶段,设备实时采集所在位置的RSSI值,并与指纹数据库中的数据进行比对,从而确定设备的位置。

常用的比对方法包括最近邻法、K近邻法等。

三、算法优势及挑战基于RSSI的室内位置指纹定位算法具有以下优势:1. 简单易实现:该算法无需复杂的硬件设备,只需通过收集RSSI值即可实现定位。

2. 成本低:相比其他室内定位技术,该算法所需的硬件设备和维护成本较低。

3. 适用范围广:该算法适用于各种类型的室内环境,如办公楼、商场、仓库等。

然而,该算法也面临一些挑战:1. 信号衰减和干扰:无线信号在传播过程中会受到多种因素的影响,如多径效应、信号衰减等,导致RSSI值发生变化,影响定位精度。

2. 指纹数据库构建:指纹数据库的构建需要大量的人力和时间成本,且需要定期更新以适应环境变化。

3. 隐私问题:在收集和处理RSSI数据时,可能涉及用户隐私保护问题。

四、算法改进策略针对上述挑战,本文提出以下改进策略:1. 多源数据融合:将RSSI数据与其他传感器数据(如摄像头、超声波等)进行融合,提高定位精度和稳定性。

基于Zig Bee组网的通信组合技术与路由协议算法的优化

基于Zig Bee组网的通信组合技术与路由协议算法的优化

基于Zig Bee组网的通信组合技术与路由协议算法的优化杨军1李丹2魏斌3张飞朋41大庆油田设计院有限公司2中国石油天然气管道工程有限公司3华北油田公司物资分公司第二供应业务部4中国石油新疆油田分公司采油二厂摘要:随着智慧油田的建设,油田数字化快速发展,油田地区基本实现生产数据的自动化采集、存储和分析。

某煤层气田大部分井处于山腰或山间,存在GPRS信号不稳定、井组设备成本比较高、数据传输存在失效性和时延性等问题。

通过使用Zig Bee协调器与终端建立网络通信,再通过位置灵活性强的GPRS模块传出数据;将现有的Cluster-Tree路由算法的Zig Bee协议与AODVjr算法结合优化,以降低数据传输的失效性和时延性。

对两种算法和优化后的算法进行直观的仿真模型比较,结果表明:算法优化后,在保证节约电池能量的同时,失效性和时延时间问题得到了很大的改善。

关键词:通信组合;路由算法;Zig Bee;失效性;时延性;优化Communication Combination Technology and Optimization of Routing Protocol Algo⁃rithm Based on Zig Bee NetworkYANG Jun1,LI Dan2,WEI Bin3,ZHANG Feipeng41Daqing Oilfield Design Institute Co.,Ltd.2China Petroleum Pipeline Engineering Co.,Ltd.3The Second Supply Business Department of Material Branch of Huabei Oilfield Company4No.2Oil Production Plant of Xinjiang Oilfield Company,CNPCAbstract:With the construction of smart oil fields and the rapid development of oilfield digitaliza-tion,automatic collection,storage and analysis of production data are basically realized in oil fields.Most of the wells in a coalbed methane field are located on the mountainside or between the moun-tains,so there are some problems,such as unstable GPRS signal,relatively high cost of well group equipment,failure and time-ductility of data transmission.By using Zig Bee coordinator to establish network communication with the terminal,and then through the GPRS module with high position flexibility to transmit data,the Zig Bee protocol of the existing Cluster-Tree routing algorithm is com-bined with AODVjr algorithm to optimize the algorithm to reduce the data transmission failure and time ductility.The two algorithms and the optimized algorithm are intuitionistic compared with the simula-tion model.The results show that the optimized algorithm can not only save the battery energy,but al-so improve the failure and time ductility.Keywords:communication combination;routing algorithm;Zig Bee;failure;time-ductility;op-timization随着油田自动化、数字化的快速发展,对油田建设相配套的网络和通信技术要求越来越高,特别是山间、野外现场集中的油水井数据采集,存在通信信号不稳定等问题。

基于Zigbee的智能家居环境监测系统的设计 毕业论文

基于Zigbee的智能家居环境监测系统的设计  毕业论文

智能家居监测系统的设计Design of The Intelligent Home Furnishing Mornitorning System毕业设计成绩单毕业设计任务书毕业设计开题报告摘要随着嵌入式计算、传感器、无线通信等技术的飞速发展,无线传感网被广泛应用于环境监测、军事国防和工农业控制等诸多领域,已成为电子信息技术发展的一个热点。

CC2530是TI公司针对Zigbee的无线传感网芯片解决方案,具有功耗低,可靠性高,组网简单等优势。

基于CC2530和Zigbee协议,设计了温湿度数据采集系统。

在干扰环境下测试表明,网络具有较强的鲁棒性和自组能力。

本课题主要介绍基于CC2530为核心的家庭环境监测系统的硬件电路设计和软件流程设计,实现了在家庭环境中对温度、湿度、烟雾的监测。

将温度、湿度的信息量经过单片机处理后通过无线发送给上位机。

本设计使用Zigbee无线网络协议,将系统参数传输及控制,可与上位机实时通讯和监控。

关键词:CC2530 传感器Zigbee 环境监测ABSTRACTWith the rapid development of embedded computing, sensor, wireless communication technology, wireless sensor network is widely used in environmental monitoring, military defense, industrial and agricultural control fields, has become a hotspot in the development of electronic information technology. CC2530 is a wireless sensor network chip for Zigbee TI solution, with low power consumption, high reliability, simple networking advantages. CC2530 and based on Zigbee protocol, design the temperature and humidity data acquisition system, the software algorithm coordinator and ordinary nodes are given respectively, tested in interference environment, the network has strong robustness and self-organizing ability.This paper mainly introduces the design of hardware circuit and software flow design of family environment monitoring system based on CC2530 as the core, realizes in the home environment of temperature, humidity. Among them, the analog temperature, humidity, light sensor through the SCM processing output control action corresponding adjusting the corresponding parameters; SCM outputs corresponding protection control: instantaneous over current protection. This design uses Zigbee wireless network protocol, the system parameters of transmission and control, is also available with a PC real-time communication and monitoring.Key words: CC2530 Sensor Zigbee Environmental Monitoring目录第1章绪论 (1)1.1 本文研究背景与意义 (1)1.2 智能家居环境监测系统的特点 (1)1.3 国内外发展现状及分析 (2)1.4 典型无线网络技术介绍 (2)1.4.1 Zigbee技术 (2)1.4.2 Wi-Fi技术 (3)1.4.3 蓝牙技术 (3)1.5.1 本文主要研究内容 (3)1.5.2 本文主要研究创新点 (4)第2章Zigbee技术综述 (5)2.1 Zigbee技术介绍 (5)2.2 Zigbee技术的特点 (6)2.3 Zigbee网络设备组成和网络结构 (6)2.4 Zigbee协议分析 (7)2.4.1 网络层(NWK) (7)2.4.2 应用层(APP) (8)第3章家居环境监测系统方案 (11)3.1 系统结构 (11)3.2 系统功能定义 (12)3.3 系统设计要求 (12)第4章家居环境监测系统硬件设计 (14)4.1 系统电源电路 (14)4.2 Zigbee芯片CC2530 (15)4.3 家居环境参数采集模块 (15)4.3.1 数字温湿度传感器DHT11 (15)4.3.2 烟雾传感器MQ-2 (16)4.4 CC2530通讯 (17)4.5 LCD液晶显示模块 (18)第5章系统软件设计 (19)5.1 Zigbee无线通讯协议 (19)5.2 温湿度传感器程序 (20)5.3 烟雾传感器程序 (20)第6章系统性能测试与评述 (21)6.1 硬件测试 (21)6.2 软件测试 (21)第7章结论与展望 (22)7.1 结论 (22)7.2 展望 (22)总结 (23)参考文献 (24)致谢 (25)附录 (26)附录A 外文文献 (26)附录B 中文翻译 (34)附录C 程序 (39)第1章绪论1.1 本文研究背景与意义千百年来,人类都在关注着自身的生活和居住条件,并努力改善和提高之。

基于RSSI参数动态修正的ZigBee室内定位算法

基于RSSI参数动态修正的ZigBee室内定位算法

基于RSSI参数动态修正的ZigBee室内定位算法
李世宝;丛玉杰
【期刊名称】《计算机与现代化》
【年(卷),期】2024()1
【摘要】ZigBee室内定位技术近年来发展迅速,但使用固定路径损耗模型的传统算法环境适应能力较差,会引起较大定位误差,影响定位精度。

本文提出一种基于ZigBee平台的对数路径损耗模型参数动态修正的室内定位算法。

首先经过高斯滤波对所得RSSI值进行筛选优化,然后根据锚节点之间的距离以及RSSI值来动态修正对数路径损耗模型参数,包括路径损耗因子以及距待测节点处的信号强度值,从而得到当下环境中具体的对数路径损耗模型;再利用卡尔曼滤波对现有的定位参数进行二次修正,以更正上述算法中因时刻变动引起的环境变化导致的定位偏差。

实验结果表明,该定位算法比基于ZigBee的固定路径损耗模型定位性能提升了46.8%,可以改善因环境变化产生的定位误差问题。

【总页数】6页(P35-40)
【作者】李世宝;丛玉杰
【作者单位】中国石油大学(华东)海洋与空间信息学院
【正文语种】中文
【中图分类】TP242
【相关文献】
1.基于ZigBee和RSSI测距算法的室内定位系统设计
2.基于RSSI优化的模型参数改进室内定位算法
3.一种动态调整RSSI室内定位测距参数的改进算法
4.基于ZigBee混合滤波RSSI的室内定位算法
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基于 Zigbee 室内定位系统的指纹库优化算法 室内定位系统的指纹库优化算法
刘小康, 刘小康,郭 杭
(南昌大学信息工程学院,南昌 330031) 摘 要:Zigbee 无线传感器网络的接收信号强度指示(RSSI)可以用来提供位置服务,使用 RSSI 建立指纹数据库设计定位算法能够 得到良好的定位效果,但指纹数据库的采集和建立精度会直接影响到最终的定位精度,而一般方法建立的指纹数据库误差较大。 为此,通过对 Zigbee 网络指纹数据库采集和建立过程进行研究,提出一种 Zigbee 网络中指纹数据库采集、建立及优化的算法。在 定位区域将各采样点采集到的指纹数据库源数据进行滤波处理,建立高精度的指纹数据库。利用 Zigbee 平台组建无线网络进行实 验,分别使用针对该定位系统提出的限定区域最邻近算法、限定区域加权最邻近算法、限定区域贝叶斯算法进行定位计算。实验 结果表明,运用优化后的指纹数据库在短距离范围内定位平均误差可限制在 1.5 m 以内。 关键词: 关键词:无线传感器网络;Zigbee 网络;接收信号强度指示(RSSI);指纹数据库;定位;滤波;有效数据域
————————————
种定位方式可以利用定位节点接收到参考节点的接收信号 强度指示(Received Signal Strength Indication, RSSI)来设计 算法进行定位[3]。在无线传感器网络可以用来实现定位[4], 根据定位过程中是否实际测量节点间的距离,把定位方式 分为 2 类即基于距离 [5](range-based) 和距离无关 [6](rangefree)的定位机制。本文介绍一种基于 RSSI 指纹库的室内定 位方法。指纹库定位经历 2 个阶段,离线指纹库建立阶段 和在线定位阶段[7]。在离线指纹库建立阶段,需要采集预定 坐标点对应各参考节点的 RSSI 值来建立指纹数据库。 在线 定位阶段,将实时采集到的移动节点的 RSSI 值与指纹库中 的信息进行比对,并计算移动节点的位置。
其中,rssi (n)ε 0 表示第 ε 种 RSSI 值和 ε + 1 种 RSSI 值加权 平均后产生的新的 RSSI 值; θ 为数据中心点两边的不同 RSSI 值的组数(按照 RSSI 值的不同分组), 距中心越远 θ 值 越大; ε 为这些组数的次序号,即 θ 个数据中的第 ε 个。
RSSI -1
K0 = k + ϕ
k ϕ rssi (n)ε −1 + rssi ( n)ε 0 k +ϕ k +ϕ
θ
ε − 1 组数据的个数。经过式(5)~式(7)运算,源数据中的边
缘值被加权合并,优化所得数据。 如图 4 所示为指纹数据库的建立过程,在需定位区域 内选取一定数量的数据采样点进行指纹数据库源数据采 集,随后将这些源数据进行上述滤波处理,滤除采集到的 “无效”数据,然后建立位置指纹数据库。
-2 ST RS
RS SI -3
图 4 指纹数据库建立过程
… …
… …
… …
… …
… …
4 指纹库定位算法
指纹库定位算法应用比较广泛的有 3 种,分别为最邻 近法[9]、加权最邻近法[10]、贝叶斯法[11]。其中的最邻近法 和加权最邻近法都使用的是把在线阶段采集到的数据按欧 氏距离最短进行遍历查找,最终确定欧氏距离最短的即为 定位的坐标点。实验发现,这种方式定位实时性欠佳,若 需定位空间较大,建立的指纹数据库较大时,遍历查询在 时间开销上也会很大。为此,本文针对此定位系统的特性 提出限定区域最邻近法,限定区域加权最邻近法和限定区 域贝叶斯法,来提高定位的精度和实时性。 4.1 限定区域最近邻法 限定区域最近邻定位法,即首先将需定位区域按照距 离 4 个参考节点的远近划分为 4 个区域。在线阶段中,当 需定位节点进入定位区域后,可以实时获得 RSSI 位置指纹 样例记为 S,它包含有来自 m 个参考节点接收信号强度值, 即S = (S1 ,S 2, L Sm )。将这 m 个 RSSI 值由大到小进行 排序,找出 RSSI 值最大的 Sm ,从而可确定出此最大值所 对应的参考节点。这样就把指纹数据库查询的范围缩小到 了第 m 个参考节点附近的整个定位空间的 1/4 范围内。通 过这种方法可有效地缩小指纹数据库的查询范围,从而提 高指纹库定位的实时性。利用离线阶段此范围内选取一系 列采样点记作 Fi ∈{F1 ,F2, L ,Fn}, 通过比较实时信号的位
图 2 采集点 1 来自参考节点 1 的 RSSI 数据分布情况
rssi ( n )i 为在这一点上采集到第 i 个参考节点 RSSI 值的
n 组数据,即:
rssi ( n )i ∈ RSSI
其中,n 为在此点采集的数据组数;i 表示相对于第 i 个参 考节点的 rssi 值。 由于在数据采集过程中,干扰等原因会出现某组数据 的突变,为了防止这种有害数据被最终纳入指纹数据库, 结合实验设置了一个上下限的阈值。此采集点接收到来自 第 i 个参考节点的 RSSI 平均值可以表示为:
1 概述
随着现代科学技术的发展, 基于位置的服务[1](Location Based Services, LBS)和位置感知计算在实际应用中越来越 重要。目前,GPS 定位系统是应用十分广泛和成熟的定位 技术,但是微波信号很容易被建筑物等吸收和反射,因此, GPS 定位设备适合在室外使用,在室内环境中,由于环境 情况复杂,微波信号衰减严重[2],GPS 并不适用。近年来, 物联网技术发展突飞猛进,无线传感器网络的建立将会更 加广泛。因此,可以在无需增加其他任何硬件设备的条件 下方便地利用 Zigbee 网络提供室内环境中的位置服务, 这
(Mid + ξ , max] 区域内的数据按照邻近中心值的顺序选取
权值进行加权平均后形成一组新数据,最后将这组新数据 和有效数据域内的数据按出现次数进行总体加权平均后存
第 40 卷 第 2 期
刘小康,郭
杭:基于 Zigbee 室内定位系统的指纹库优化算法
195
入数据库。具体计算方法如下: ε θ −ε rssi ( n )ε 0 = rssi ( n)ε + rssi (n)ε +1
第 40 卷 Vol.40
第2期 No.2
计 算 机 工 程 Computer Engineering
文章编号: 文章编号:1000—3428(2014)02—0193—06 文献标识码: 文献标识码:A
2014 年 2 月 February 2014
中图分类号: 中图分类号:TP18
·人工智能及识别技术 人工智能及识别技术· 识别技术·
RS S
I-3
RSSI
-1
存入数据库
图 1 指纹数据库法定位实现过程
… …
… …
… …
… …
… …
3 优化指纹库的建立
指纹数据库建立的精度会直接影响到最终定位结果的 精度,所以,建立高精度的指纹数据库是提高定位精度的 先决条件。由于在选取数据采集点进行 RSSI 数据采集时, 邻近的数据采集点的 RSSI 总是会有一定的交叠, 为此选用 如下采样数据处理方法,来提高指纹数据库的建库精度。 选取某个数据采样点上采集的一组数据进行分析,令
194
计 算 机
工 程
2014 年 2 月 15 日
2 定位的实现原理
指纹库定位过程就是在线对第一阶段 ( 离线阶段 ) 建立 的指纹数据库的查询过程 [8],当移动节点出现在定位区域
后,将获得来自各参考节点的信号强度指示(RSSI)值,这组 RSSI 值经过如图 1 所示流程计算得到移动节点在这个区域 中的位置。
rssi (n)ε 0 −1 表示 rssi (n)ε 0 与第 ε − 1 种 RSSI 值按照各自数
(4) (5) (6) 据个数加权产生的新的 RSSI 值, ϕ 表示 ε 、 ε + 1 组数据 的总个数, k 表示原来 ε − 1 组数据的个数, K0 表示新的
θ
rssi ( n)ε 0 −1 =
到的此组 RSSI 值的最大值和最小值,采集到数据的中心 值为 Mid,中心偏移量为 ξ 即有:在此组数据的有效数据 域 为 [ Mid − ξ , Mid + ξ ] , 将 出 现 在 [min, M id − ξ) 和
当式(2)成立时, 说明采集过程中没有发生数据的突变; 当式(3)成立时,说明此数据为突变数据,应将其剔除,以 其平均值 ui 代替。 获取各个数据采集点的数据经过上述处理后消除了其 中的突变数据的影响,在数据采集中还发现这样的问题如 图 2、图 3 所示。
图 3 采样点 1 来自参考节点ຫໍສະໝຸດ 2 的 RSSI 采样数据分布情况
ui = ∑rssi (n)i / N
1
N
可以看出,采集到的数据中距离数据中心点两端较远 的数据出现的频率很低,这些数据出现是由于相邻采样点 之间的叠加影响所致,直接将其纳入指纹数据库源数据将 影响数据库的精度。对于这种情况提出一种数据域滤波的
Fingerprint Database Optimization Algorithm Based on Zigbee Indoor Positioning System
LIU Xiao-kang, GUO Hang
(School of Information Engineering, Nanchang University, Nanchang 330031, China) 【Abstract】Received Signal Strength Indication(RSSI) of the Zigbee Wireless Sensor Network(WSN) can be used for providing location service. Using RSSI establishing fingerprint database to design positioning algorithm can get good positioning result. But fingerprint database collection and establishment accuracy directly affect the positioning accuracy. The general method to establish the fingerprint database has larger error, and after researching for the process of Zigbee network fingerprint database collection and establishment, the fingerprint database collection, establishment and optimization method is proposed. In the positioning area, all the collected fingerprint database source data from every sampling point are filtered, and high precision fingerprint database is established. Using the defined region adjacent algorithm, defined region weighted adjacent algorithm and defined region Bayesian algorithm are proposed for this positioning system calculates user’s location, respectively. Experimental result shows that the average error using the optimized fingerprint database is limited within 1.5 m in short range positioning system. 【 Key words 】 Wireless Sensor Network(WSN); Zigbee network; Received Signal Strength Indication(RSSI); fingerprint database; positioning; filtering; effective data domain DOI: 10.3969/j.issn.1000-3428.2014.02.042
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