ZigBee定位解决方案与技术原理

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ZigBee无线定位技术原理(转载自e络盟社区)

ZigBee无线定位技术原理(转载自e络盟社区)

ZigBee无线定位技术原理(转载自e络盟社区)德州仪器(TI)ZigBee无线射频元件CC2431所含的定位引擎(LocationEngine)就像是室内全球卫星定位系统(GPS),利用ZigBee网络的无线射频基础设施计算物品或人员的位置。

相较于GPS 系统,把定位引擎和微控制器(MCU)全部整合至单晶片射频收发器,不仅耗电量远少于GPS硬体,成本更不到其十分之一,且无论在室内或室外,只要有ZigBee网络的地方就能使用。

常见应用包括从屋内不同房间移动时,遥控开灯或关灯;装运码头的货柜追踪,以及从网站追踪特定设备。

定位引擎还能简化无线网络设定,能在新设备加入网路时找出其所在位置。

多数无线传感器网络都需一套方法判断网络节点的位置,所以使用者必须在安装时决定应该互相交换的资料,以及应与中央资料搜集点互传资料的节点。

市场上许多解决方案透过软体计算网络节点位置,这类系统的节点读取位置计算所需的参数,然后把资讯送到中央资料搜集点,算出位置后再传回给节点,这个过程的运算量很庞大,须用到个人电脑或高效能微控制器。

这种计算位置的方式仅对小型网络和少数节点有用,因为执行计算所需的网络流量会随着节点数目的指数增加。

高流量负载和频宽不足让这套方法只能用于电池供电的网络,可利用分布式定位计算解决这个问题,可先让网络节点找出多个已知位置且距离最近的参考节点,然后根据参考节点传来的资讯计算本身的位置,因此,网络流量将只出现在待测节点(BlindNode)连接范围内的节点。

另外,由于网络流量只会随待测节点的数目等比例增加,所以同一个网络可有很多个待测节点。

本文介绍的结果是以ZigBee网络测量值为基础,但也适用于较简单的IEEE802.15.4网路。

定位引擎会根据无线网络里,相邻无线装置传来的接收讯号强度指标(RSSI)计算自己的位置。

随着环境不同,两台无线装置之间的RSSI讯号会有很大差异,举例来说,若有人在两台无线装置的中间走过,接收讯号就可能减少30dBm,为弥补这么大的差异,定位引擎最多会根据十六台无线装置传来的RSSI值进行计算,以便得到精确的位置,这种做法的逻辑是利用多个节点求取平均值,即可将RSSI的变异量消除。

zigbee技术的原理及应用

zigbee技术的原理及应用

Zigbee技术的原理及应用1. 引言Zigbee是一种低功耗、近距离无线通信协议,被广泛应用于物联网领域。

本文将介绍Zigbee技术的原理,并探讨它在各个领域的应用。

2. Zigbee技术的原理•Zigbee协议:Zigbee是一种基于IEEE 802.15.4标准的通信协议。

它使用2.4GHz、900 MHz和868 MHz无线频段进行通信。

•网络拓扑:Zigbee网络采用星状、网状和树状等多种拓扑结构。

其中,星状拓扑最常见,由一个中心设备(协调器)和若干个终端设备组成。

•网络通信:Zigbee采用CSMA/CA(Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance)的通信方式,确保数据的可靠传输。

•低功耗:Zigbee设备的功耗非常低,可以通过休眠和睡眠模式来降低能耗,在电池供电的应用中具有较长的使用寿命。

3. Zigbee技术的应用3.1 智能家居•环境监测:通过Zigbee传感器可以实时监测室内温度、湿度、光照等环境指标,实现智能调控。

•安防系统:Zigbee技术可以用于家庭安防系统,包括智能门锁、烟雾报警器和入侵检测器等。

•能源管理:通过智能插座和用电监控装置,实现对家电的远程控制和能源使用的监测。

3.2 工业控制•无线传感网络:Zigbee技术可以应用于工业领域的无线传感网络,实现对设备状态的监测和控制。

•远程监控:利用Zigbee传感器,可以实现对工业设备的远程监控和故障诊断。

•自动化控制:Zigbee网络可用于自动化控制系统,实现对设备的自动控制和优化。

3.3 医疗健康•远程监护:Zigbee技术可以用于监测和传输患者的生理参数,如心率、血压和血氧饱和度等。

•医疗设备:利用Zigbee传感器和控制器,可以实现医疗设备的远程操控,提高医疗效率。

•健康管理:通过与智能手机和云平台的连接,可实现对个人健康状况的实时监测和管理。

3.4 农业领域•农业监测:Zigbee网络可用于农业领域的远程监测,包括温度、湿度和土壤湿度的实时监测。

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zigbee的人员定位系统介绍

基于zigbee的人员定位系统介绍

基于zigbee系统的人员定位系统简介一系统设计原理人员定位管理系统是采目前最先进的Zigbee无线识别技术,ZigBee技术基于IEEE802.15.4协议,2.4GHZ高频率,自组网技术,是一种新型的具有统一技术标准的无线通信技术。

协议内部数字信号强度(RSSI)与无线连接质量(LQI)2个高精度,高标准的数字量使我们硬件定位系统的关键基础。

其算法核心:每个路由节点接收到Tag的数据以后,从数据结构体提取内部数字信号强度(RSSI)与无线连接质量(LQI),根据多个路由节点,提取不同的RSSI。

LQI数值计算出相对应的位置。

当Tag达到摸一个路由附近时候,数值达到最大,此时会记录此Tag经过次路由,以便描述Tag踪迹时候使用。

zigbee网络是由终端节点、路由、和协调器 3种设备构成。

协调器收集所有节点和路由的信息,通过RS232发给监控计算机。

通常放在距离控制室最近的位置。

根据现场实际安装的要求,或者结构布局限制,有效的安装无线路由节点,从而构成完整通讯网络。

待定位人员必须随身携带标识卡,当持卡人员经过设置识别系统的地点时被系统识别。

系统将读取该卡号信息,通过zigbee传输网络,将持卡人通过的路段、时间等资料传输到网关二硬件系统系统由四部分组成:人员标签终端、读卡器与数传设备、Zigbee网关、后台管理平台。

同时监护中心提供丰富的图形操作界面,接受指挥人员操作指令1,服务器部分可以是PC或专用服务器,提供RS232串口或以太网接口。

接收TAG数据后,通过一定算法来处理TAG数据并结合地图来展示人员位置与相关紧急报警信息。

2网关:服务器和Zigbee网络之间的桥接设备,网络中所有的标签信息最终汇聚到网关,再传输至服务器。

根据应用需求,网关可以使用RS232接口、RJ45接口、无线WiFi、GPRS等接口和技术和服务器连接3 Reader读卡器与路由节点:负责读取TAG相关信息并利用Zigbee网络远传数据到网关,在标签通讯范围内的读卡器都会收到TAG标签数据。

什么是zigbee网络_它的工作原理及应用

什么是zigbee网络_它的工作原理及应用

什么是Zigbee网络: 它的工作原理及应用1. 简介Zigbee是一种无线通信协议,它是基于IEEE 802.15.4标准开发的,用于低功率无线传感器网络(LP-WAN)。

它的设计旨在为大规模的传感器网络提供低功耗、低数据传输速率和安全的通信解决方案。

目前,Zigbee已被广泛应用于物联网、家庭自动化和工业控制系统等领域。

2. Zigbee网络的工作原理Zigbee网络采用了星型拓扑结构,其中一个设备充当协调器的角色,其他设备连接到该协调器。

Zigbee设备之间通过无线信道进行通信,在工作过程中,协调器负责网络协议的管理和数据的传输。

Zigbee网络使用低功耗的射频技术进行通信,工作频率通常为2.4 GHz,传输距离一般在10-100米之间,但可以通过增加中继器来扩展覆盖范围。

3. Zigbee网络的应用Zigbee网络在多个领域有着广泛的应用,下面列举了一些主要的应用场景:• 3.1 物联网Zigbee作为物联网中的关键技术之一,广泛应用于智能家居、智能城市和智能农业等领域。

通过连接多个设备,如传感器、执行器和控制器,Zigbee网络可以实现远程监控、智能能源管理和自动化控制等功能。

• 3.2 家庭自动化Zigbee网络在家庭自动化中的应用越来越受欢迎。

它可以连接各种设备,如智能灯泡、智能插座和智能门锁等,通过无线通信实现对家居设备的远程控制和智能化管理。

• 3.3 工业控制系统Zigbee网络在工业控制系统中也有着广泛的应用。

它可以用于监测和控制各种设备,如温度传感器、湿度传感器和压力传感器等。

通过无线通信,工业系统可以实现实时监测和远程控制,提高生产效率和安全性。

• 3.4 智能健康监测Zigbee网络还可以应用于智能健康监测领域。

通过连接各种健康监测设备,如心率检测器、血压计和血糖仪等,Zigbee网络可以实时监测用户的健康状态,并将数据传输到医疗机构进行分析和处理。

• 3.5 环境监测Zigbee网络也被广泛应用于环境监测领域。

基于ZigBee的井下人员精确定位方案及实现

基于ZigBee的井下人员精确定位方案及实现

域采用 R S 定位 算法, SI 并利用高斯 滤波模 型对接收功率值滤波 , 实现精确定位 ; 远基站 区域采用 V T V l i —ie 算 法进 行定位。 — ( e c yTm ) ot 实验表 明算 法在近基 站 区域测量最大绝对误差为 3 远基站 区域 最大绝对误 差为 5 m, m。
l e rs a e o e mi e t n e n h p r t n h b to e u d r r u d saf or t e ta i o a I p st nn e h oo y i h r o i a p c ft n u n l a d t e o e ai a i f t n e go n tf,f h r dt n l RF D o i o i g t c n lg s ad t n h o h i i a c r tl o a e t e u d r r u d s f i n s n t e s h me t e mi e t n e sv r al ii e n o t e a e s o e rb s t t n n c u ae y lc t h n e g o n t f n mi e .I h c e h n u n li i u l d vd d i t r a fn a a e sai s a d a t y h o r moe b s tt n . I e r b s t t n,t e RS I ag r h i s d a d t e Ga s in f tr mo e s e ly d t l rt e p w r v u e t a e sa i s n n a a e sai o o h S lo i m s u e n h u sa l d li mp o e o f t h o e a e t i e i e l

Zigbee与nanotron+CSS技术定位特性比较

Zigbee与nanotron+CSS技术定位特性比较

目前在市面上有多种定位系统,包括Zigbee、WiFi等,以及最新的CSS定位系统。

从定位原理上分析,一般的定位系统都可以归纳到基于时间的系统、基于信号强度系统,而这两类系统都有着各自的共性。

下面以这两种系统的典型代表CSS系统(基于时间)和Zigbee系统(基于信号强度)进行比较,从而得出其是否适用的结论。

以下对比均设定CSS系统和Zigbee系统的射频功率为0dBm, 1mW。

一、测量原理从原理上说,任何定位系统首先需要获取邻节点之间的距离。

CSS采用SDS-TW的测量方法,获取双向传输的时间,进而获取节点距离;Zigbee采用测算节点之间连接信号强度(RSSI)的方法,利用无线信号的空间传输衰减模型估算出节点间传输距离。

图1 CSS基于SDS-TW算法距离测量原理图2 Zigbee基于RSSI信号传输衰减模型的测量原理从上述图1可以看出,CSS进行了精确的双向到达时间测量以及内部反应时间测量。

由于采用了高质量的时钟电路,精确度可以达到1ns, 因而实际测量精确度可以达到1m以下。

图2显示了Zigbee进行RSSI测量估算的原理。

这种测量是区域性的,和节点前端的低噪音处理电路有很大关系。

空间自由传输模型的RSSI衰减估算公式如下:Loss=32.44+10klgd+10klgf其中,d为节点距离(单位为km),f为频率,单位为MHz;k为路径衰减因子。

在实际应用环境中,由于多径、绕射、障碍物等因素,无线电传播路径损耗与理论值相比有较大变化。

而由于在不同的空间环境中,上述干扰因素是不确定的,K因子具有较大的不确定性。

有研究人员对环境干扰进行进一步的处理,期望获取更接近于实际空间传输特性的模型,如用对数-常态分布模型。

进一步用对数-常态分布模型绘制RSSI曲线图观察,发现有如下的明显结论:1.节点到信号源的距离越近,由RSSI值的偏差产生的绝对距离误差越小;2.而当距离大于80 m时,由于环境随机数Xσ的影响,由RSSI波动造成的绝对距离误差将会很大;图3 RSSI衰减模型(接收强度-接收距离)因此有如下结论:1.CSS由于基于时间系统,在测量精度1ns的情况下,无线电检测精度将达到0.3米,而实际使用中,由于前端多路径到达波检测、时间偏差等原因影响,误差可以控制在0.6-1.5米;在测量距离上,0dBm时可以达到100m,且只要信号到达,就可以利用信号测距;2.RSSI由于采用信号衰减进行测量,理论测量的精确距离范围在80米以内,80米以外甚至将无法获得粗略的距离信息;在实际使用中,由于环境等因素的影响,达到3米精度左右精确测量的最大范围将在15-30米。

室内智能移动机器人ZigBee无线网络定位技术

室内智能移动机器人ZigBee无线网络定位技术

由式 ( ) 1 可得到 小 车 与 4个参 考 节 点之 间 的 距 离 Z, , , 。实 际上 只需 要 获得 标 签 与 其 中 。f f f 。 ,
无线龙通讯科技有 限公 司提供 的基 于 Zg e i e的 B C 1 F—C 2 3 一Z K无线 网络 系 统 , 无线 定 5R C4 1 D 其
室 内定位 原 理 图如 图 4所示 , 位节 点 在 接 定 收 到参 考节点 发 出信号 的同时得 到 R S 值 , 多 SI 取 次 接 收到 的 R S 值 的平 均值 作 为 该 时 刻小 车 的 SI 位 置信 息 。
根据接收到信号的强度 , 利用理论和经验传
定位节点之间 R S 值 的信息包。参考节 点收到 SI
与理 论 值 的误 差 , 别 做 不 同距 离 的测 试 实 分 验 。机器 人 两 个 驱 动 电机 直 线 行 驶 误 差 曲线
第3 卷 第2 4 期 21年 4 02 月
武 汉理工 大学学报 ( 息与管理 工程版 ) 信
J U N LO U (N O M 0 O R A FW T IF R A N&M N G M N N IE RN ) n A A E E TE GN E IG
Vo . 4 N . 13 o 2 Ap . 0 2 r2 1

定 、 点低功耗、 节 扩展 性 强 、 网络 布 置 简 易 和 网络 维 护方 便等 优 点 。除此 之外 , 利用 该 无 线 网络 多 个 节点 间的通 信 , 以对 机 器人 后 期 功 能 不 断 扩 可 展 。如 把机 器 人 加入 到智 能 家 居 系 统 中 , 机 器 让 人 监视 家 电 的工 作情 况 , 在无 人 时段切 断 电源 , 节 约 能源 , 带来 环保 效 益 。

zigbee原理

zigbee原理

zigbee原理Zigbee是一种低功耗、无线传感网短距离通信协议,采用自组织、多跳和网状网络拓扑结构。

它采用低功率、简单的射频物理层,工作在ISM频段,最常用的是2.4GHz频段。

Zigbee协议为低数据速率和低功耗应用提供了一种经济高效的通信解决方案。

Zigbee网络由一个协调器(Coordinator)和多个终端设备(End Device)组成。

协调器负责网络的配置、管理和协调,而终端设备则负责数据的传输。

协调器可以和多个终端设备建立通信,并控制网络中的数据流动。

Zigbee的通信原理主要包括两个部分:物理层和MAC层。

物理层主要处理射频信号的传输和接收,而MAC层则负责数据帧的组织、传输和接收。

在物理层,Zigbee采用了DSSS(直接序列扩频)调制技术和BPSK(二进制相移键控)调制方式。

DSSS可以增强信号的抗干扰能力,BPSK可以提高信号的传输效率。

同时,Zigbee 还采用了能量检测和前导码技术,以提高接收机的灵敏度和信号的可靠性。

在MAC层,Zigbee采用了CSMA/CA(载波侦听多点接入/冲突避免)机制进行数据传输。

终端设备在发送数据前,会先侦听信道是否有其他设备正在传输。

如果信道忙碌,终端设备会暂时等待,直到信道空闲后再进行数据传输。

这样可以避免数据冲突,提高数据传输的可靠性和稳定性。

另外,Zigbee还通过网络拓扑结构和路由协议来实现多跳通信。

终端设备可以通过中继节点进行数据传输,从而扩展网络的覆盖范围。

路由协议可以根据网络的拓扑结构和节点的能力进行路径选择,实现数据的有效传输。

总的来说,Zigbee协议的原理主要包括射频信号的传输和接收、数据帧的组织和传输、CSMA/CA机制的数据传输和多跳通信的实现。

这些原理保证了Zigbee网络的稳定性、可靠性和高效性,使其成为物联网应用中的重要通信协议。

ZigBee定位解决方案与技术原理

ZigBee定位解决方案与技术原理

ZigBee定位解决方案什么是ZigbeeZigbee是IEEE802.15.4协议的代名词。

根据这个协议规定的技术是一种短距离、低功耗的无线通信技术。

这一名称来源于蜜蜂的八字舞,由于蜜蜂(bee)是靠飞翔和“嗡嗡”(zig)地抖动翅膀的“舞蹈”来与同伴传递花粉所在方位信息,也就是说蜜蜂依靠这样的方式构成了群体中的通信网络。

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。

主要适合用于自动控制和远程控制领域,可以嵌入各种设备。

简而言之,ZigBee就是一种便宜的,低功耗的近距离无线组网通讯技术。

Zigbee的起源Zigbee, 在中国被译为"紫蜂",它与蓝牙相类似.是一种新兴的短距离无线技术.用于传感控制应用(sensor and control).此想法在IEEE 802.15工作组中提出,于是成立了TG4工作组,并制定规范IEEE 802.15.4.2002年,zigbee Alliance成立.2004年,zigbee V1.0诞生.它是zigbee的第一个规范.但由于推出仓促,存在一些错误.2006年,推出zigbee 2006,比较完善.2007年底,zigbee PRO推出zigbee的底层技术基于IEEE 802.15.4.物理层和MAC层直接引用了IEEE 802.15.4在蓝牙技术的使用过程中,人们发现蓝牙技术尽管有许多优点,但仍存在许多缺陷。

对工业,家庭自动化控制和工业遥测遥控领域而言,蓝牙技术显得太复杂,功耗大,距离近,组网规模太小等,而工业自动化,对无线数据通信的需求越来越强烈,而且,对于工业现场,这种无线数据传输必须是高可靠的,并能抵抗工业现场的各种电磁干扰。

因此,经过人们长期努力,Zigbee协议在2003年正式问世。

另外,Zigbee使用了在它之前所研究过的面向家庭网络的通信协议Home RF Lite。

长期以来,低价、低传输率、短距离、低功率的无线通讯市场一直存在着。

zigbee 解决方案

zigbee 解决方案

Zigbee 解决方案1. 引言Zigbee 是一种低功耗、低数据速率、短距离无线通信协议,广泛应用于物联网(IoT)领域。

它提供了一种简单、可靠的无线连接方式,使得设备能够方便地进行通信和协作。

本文将介绍 Zigbee 的基本原理、应用场景以及一些常见的解决方案。

2. Zigbee 基本原理Zigbee 协议基于 IEEE 802.15.4 标准,工作于2.4 GHz、900 MHz 或 868 MHz的无线频段。

它采用了网状拓扑结构,其中一个设备作为协调器(Coordinator),其他设备则是协调器的子设备。

Zigbee 设备之间通过无线信道进行数据传输,可以实现点对点、点对多点或多对多的通信。

Zigbee 协议支持低功耗通信,使得设备能够长时间运行,从而适用于很多需要长期监测或控制的应用场景。

此外,Zigbee 还具有自组织和自修复的能力,当有新设备加入网络或有设备离开时,Zigbee 网络能够自动重新配置,保持网络的稳定性。

3. Zigbee 应用场景Zigbee 技术在许多领域都得到了广泛的应用,下面介绍几个常见的应用场景:3.1 智能家居智能家居系统利用 Zigbee 技术,能够将各种设备如灯具、空调、窗帘等连接到一个智能网络中。

通过智能手机或其他控制设备,用户可以方便地对家居设备进行远程控制。

此外,智能家居系统还支持各种智能场景设置,如定时开关灯、智能安防等。

3.2 工业自动化在工业自动化领域,Zigbee 技术可以用于构建无线传感器网络(WSN),实现实时监测和控制。

例如,在工厂中布置 Zigbee 传感器,可以监测温度、湿度、压力等参数,并将数据实时传输给控制中心。

这样的无线传感器网络具有自组织和低功耗的特点,可以大大简化工厂的布线和管理。

3.3 物流追踪物流追踪是 Zigbee 技术的另一个重要应用领域。

通过在物品上安装小型的Zigbee 设备,可以实现对物品的实时监控和追踪。

ZIGBEE无线定位技术解析

ZIGBEE无线定位技术解析

ZIGBEE 无线定位技术大多数无线传感器网络都要求具备一种确定网络节点位置的方法。

因此在设备安装期间, 需要弄清楚哪些节点相互之间直接进行数据交换, 或者确定哪些节点直接与中央数据采集点进行数据交换。

当通过基于软件的计算方法来确定网络节点位置时, 就需要考虑到市场化解决方案 (market solution 。

这些具体的计算方法是:节点首先读取计算节点位置的参数, 然后将相关信息传送到中央数据采集点,对节点位置进行计算,最后,再将节点位置的相关参数传回至该节点。

这就是典型的数据密集型计算, 并且需要配置一台 PC 或高性能的 MCU 。

这种计算节点位置的方法之所以只适用于小型的网络和有限的节点数量, 是因为进行相关计算所需的流量将随着节点数量的增加而呈指数级速度增加。

因此, 高流量负载加上带宽的不足限制了这种方法在电池供电网络中的应用。

针对上述问题, CC2431 采用了一种分布式定位计算方法。

这种计算方法根据从距离最近的参考节点 (其位置是已知的接收到的信息,对节点进行本地计算,确定相关节点的位置。

因此, 网络流量的多少将由待测节点范围中节点的数量决定。

另外, 由于网络流量会随着待测节点数量的增加而成比例递增,因此, C C2431 还允许同一网络中存在大量的待测节点。

本文所提供的结果是根据对 ZigBee 网络的测量得出的, 然而,这些测量结果同样适用于基于 IEEE 802.15.4协议构建的更简单的网络。

定位引擎技术定位引擎根据无线网络中临近射频的接收信号强度指示 (R SSI ,计算所需定位的位置。

在不同的环境中,两个射频之间的 RSSI 信号会发生明显的变化。

例如,当两个射频之间有一位行人时,接收信号将会降低 30dBm 。

为了补偿这种差异,以及出于对定位结果精确性的考虑,定位引擎将根据来自多达 16 个射频的 RSSI 值,进行相关的定位计算。

其依据的理论是:当采用大量的节点后, RSSI 的变化最终将达到平均值。

无源定位(无设备定位)zigbee

无源定位(无设备定位)zigbee
大物品和财产管理; • ������ 军事应用,包括战场监视和机器人控制; • ������ 汽车应用,配合传感器网络报告汽车所有系统的状
态。
ZigBee模块
项目部分:
(1)关于无设备目标定位方法研究 研究无设备目标定位的理论依据。掌握具体实现无设备目标定位的操作方法,学习 计算定位位置的数学方法,了解使用该方法所需要的条件和未知量,确定我们在研究 过程中需要得到的相关数值并进行计算,分析不同外界环境对定位精度的影响。
无源定位(DFPL)技术的研 究
背景:
无线定位现在已经被人们广泛的使用,广域网的定位有GPS卫星定位、蜂窝网定 位等,局域网的定位有Wi-Fi定位、蓝牙定位、ZigBee定位、UWB定位等,这些 都是在我们日常生活中经常碰到的定位方式。而这些定位方式都有一个先决条件, 就是被测人或者物必须是携带定位设备的。如果在一些特定的场景中,例如:地 震灾后的救援现场;突发恐怖事件的人质劫持现场等等,这些地方想要让被测单 位携带定位设备,几乎是不可能做到的事情,所以,无设备目标定位(DSPL) 理论的产生,解决了这一难题。
景提取
3Q
(2)CC2430芯片的外围硬件电路设计 研究CC2430芯片的特性和原理并设计我们所需要用到的外围电路。利用CC2430芯 片进行信号强度值的采集,对其无线收发的能力与结构进行系统化分析。对控制芯片
收发的参数进行分析,掌握各个参数对芯片的作用以及影响。 (3)Z-stack协议栈的软件编程设计
研究Z-stack协议栈的工作机制。利用Z-stack协议栈对CC2430芯片进行软件的编写 与应用程序的实现。分析各个接口参数的使用目的、使用方式和使用条件,编写本次
典型定位方式

无设备目标定位

定位技术有哪几种

定位技术有哪几种

定位技术有哪几种国内常规定位技术有Wifi定位、RFID定位、Zigbee定位等几种方式,下面我们将详细分析这几种定位原理、优缺点以供贵单位参考:1 WIFI定位1)WiFi定位原理Zigbee、WiFi定位都采用测算节点(读写器或者AP、电子标签)之间链接信号强度(RSSI)的方法,利用无线信号空间传输衰减模型估算出节点间传输的距离;空间自由传输模型的RSSI衰减估算公式如下:Lss=32.44+10klgd+10klgf,其中d为节点距离(单位为Km),f为频率,单位为MHZ;k 为路径衰减因子(多径绕射、障碍物等)。

在d不变的情况下,k的值越大意味着RSSI值衰减越严重。

2)WiFi定位优势a)Wifi标准解决方案的整个定位系统都采用基于802.11a/b/g/n等标准硬件,因此能够最好地利用已有的基础网络,在已有wifi覆盖网络中安装部署方便、费用低廉;b)经济扩展功能强,因为整个WIFI定位系统都与其它客户共享网络,因此有效的降低了另外安装无线网络的必要性,因此用户可以先小范围部署然后再随着接入点增多扩展更多的定位运用;3)WiFi定位劣势a)功耗大,采用纽扣式锂电池3032 550毫安,按照标签每秒钟发送一次信号,工作寿命不超过2个月;大规模的部署将会给售后服务带来很大的麻烦。

b)雨雪、障碍物等都会影响路径衰减因子,导致标签信号到达每个AP的RSSI值不同而导致定位误差增大;c)采集数据工作量较大,而且为达到较高的精度,固定点AP的位置测算设置比较复杂;2 半有源RFID定位(仁微专有定位技术)1)半有源RFID定位组成半有源RFID定位系统组成:低频激活器、电子标签、阅读器、定位软件;低频激活器利用125K低频触发技术及低频信号界线明显的优势实现位置跟踪;电子标签具有全球惟一的ID号码并按照事先预定时间向外发送电子载波(包含标签ID、激活器ID、RSSI场强值、电量状态等);读写器实时接收电子标签发出的载波信号并将载波信号传输到后台管理系统。

zigbee实现方案

zigbee实现方案

zigbee实现方案Zigbee 实现方案Zigbee,是一种采用无线通信技术的低功耗、近距离无线通信标准,它基于IEEE 802.15.4协议,被广泛应用于智能家居、工业自动化以及远程监控等领域。

在本文中,将介绍Zigbee的原理和实现方案。

一、Zigbee的基本原理Zigbee采用了类似于Mesh网络拓扑结构的方式进行通信,它由一个协调器(Coordinator)和多个终端设备(End Device)组成,形成了一个网络网状结构。

协调器作为网络的核心,负责管理和分配网络资源,而终端设备则负责传输数据。

此外,Zigbee还采用了CSMA/CA (Carrier Sense Multiple Access/Collision Avoidance)技术,以确保网络传输的可靠性和稳定性。

二、Zigbee的实现方案1. Zigbee网络的组网方式a. 点对点(P2P)方式:适用于只有两个设备需要进行通信的场景,通信简单、稳定,但无法实现多设备之间的联网和互通。

b. 网络网状结构:适用于多个设备之间需要相互通信的场景,可以动态建立和拓展网络,具有较强的稳定性和可靠性。

2. Zigbee设备类型a. 协调器(Coordinator):负责管理整个网络,通常由主控设备承担。

b. 路由器(Router):提供数据转发功能,可实现多设备之间的通信。

c. 终端设备(End Device):主要用于数据采集、传感和环境监控等功能。

3. Zigbee安全机制a. 身份验证:协调器对每个加入网络的设备进行身份验证,防止未经授权的设备进入网络。

b. 数据加密:利用AES(Advanced Encryption Standard)算法对通信数据进行加密,确保数据传输的安全性。

c. 密钥管理:定期更换密钥、更新密钥,防止密钥泄露或被破解。

4. Zigbee应用场景a. 智能家居:通过建立Zigbee网络,实现家居设备之间的联网和互通,提高生活便利性和居住舒适度。

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ZigBee定位解决方案什么是ZigbeeZigbee是IEEE802.15.4协议的代名词。

根据这个协议规定的技术是一种短距离、低功耗的无线通信技术。

这一名称来源于蜜蜂的八字舞,由于蜜蜂(bee)是靠飞翔和“嗡嗡”(zig)地抖动翅膀的“舞蹈”来与同伴传递花粉所在方位信息,也就是说蜜蜂依靠这样的方式构成了群体中的通信网络。

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。

主要适合用于自动控制和远程控制领域,可以嵌入各种设备。

简而言之,ZigBee就是一种便宜的,低功耗的近距离无线组网通讯技术。

Zigbee的起源Zigbee, 在中国被译为"紫蜂",它与蓝牙相类似.是一种新兴的短距离无线技术.用于传感控制应用(sensor and control).此想法在IEEE 802.15工作组中提出,于是成立了TG4工作组,并制定规范IEEE 802.15.4.2002年,zigbee Alliance成立.2004年,zigbee V1.0诞生.它是zigbee的第一个规范.但由于推出仓促,存在一些错误.2006年,推出zigbee 2006,比较完善.2007年底,zigbee PRO推出zigbee的底层技术基于IEEE 802.15.4.物理层和MAC层直接引用了IEEE 802.15.4在蓝牙技术的使用过程中,人们发现蓝牙技术尽管有许多优点,但仍存在许多缺陷。

对工业,家庭自动化控制和工业遥测遥控领域而言,蓝牙技术显得太复杂,功耗大,距离近,组网规模太小等,而工业自动化,对无线数据通信的需求越来越强烈,而且,对于工业现场,这种无线数据传输必须是高可靠的,并能抵抗工业现场的各种电磁干扰。

因此,经过人们长期努力,Zigbee协议在2003年正式问世。

另外,Zigbee使用了在它之前所研究过的面向家庭网络的通信协议Home RF Lite。

长期以来,低价、低传输率、短距离、低功率的无线通讯市场一直存在着。

自从Bluet ooth出现以后,曾让工业控制、家用自动控制、玩具制造商等业者雀跃不已,但是Bluetoot h的售价一直居高不下,严重影响了这些厂商的使用意愿。

如今,这些业者都参加了IEEE8 02.15.4小组,负责制定ZigBee的物理层和媒体介入控制层。

IEEE802.15.4规范是一种经济、高效、低数据速率(<250kbps)、工作在2.4GHz和868/928MHz的无线技术,用于个人区域网和对等网络。

它是ZigBee应用屋和网络层协议的基础。

ZigBee是一种新兴的近距离、低复杂度、低功耗、低数据速率、低成本的无线网络技术,它是一种介于无线标记技术和蓝牙之间的技术提案。

主要用于近距离无线连接。

它依据802.15.4标准,在数千个微小的传感器之间相互协调实现通信。

这些传感器只需要很少的能量,以接力的方式通过无线电波将数据从一个传感器传到另一个传感器,所以它们的通信效率非常高。

Zigbee无线数据传输网络描述简单的说,Zigbee是一种高可靠的无线数传网络,类似于CDMA和GSM网络。

Zigbee数传模块类似于移动网络基站。

通讯距离从标准的75m到几百米、几公里,并且支持无限扩展。

Zigbee是一个由可多到65000个无线数传模块组成的一个无线数传网络平台,在整个网络范围内,每一个Zigbee网络数传模块之间可以相互通信,每个网络节点间的距离可以从标准的75m无限扩展。

与移动通信的CDMA网或GSM网不同的是,Zigbee网络主要是为工业现场自动化控制数据传输而建立,因而,它必须具有简单,使用方便,工作可靠,价格低的特点。

而移动通信网主要是为语音通信而建立,每个基站价值一般都在百万元人民币以上,而每个Zigbe e“基站”却不到1000元人民币。

每个Zigbee网络节点不仅本身可以作为监控对象,例如其所连接的传感器直接进行数据采集和监控,还可以自动中转别的网络节点传过来的数据资料。

除此之外,每一个Zigbee网络节点(FFD)还可在自己信号覆盖的范围内,和多个不承担网络信息中转任务的孤立的子节点(RFD)无线连接。

Zigbee采用的自组织网通信方式ZigBee技术所采用的自组织网是怎么回事?举一个简单的例子就可以说明这个问题,当一队伞兵空降后,每人持有一个ZigBee网络模块终端,降落到地面后,只要他们彼此间在网络模块的通信范围内,通过彼此自动寻找,很快就可以形成一个互联互通的ZigBee网络。

而且,由于人员的移动,彼此间的联络还会发生变化。

因而,模块还可以通过重新寻找通信对象,确定彼此间的联络,对原有网络进行刷新。

这就是自组织网。

ZigBee技术为什么要使用自组织网来通信?网状网通信实际上就是多通道通信,在实际工业现场,由于各种原因,往往并不能保证每一个无线通道都能够始终畅通,就像城市的街道一样,可能因为车祸,道路维修等,使得某条道路的交通出现暂时中断,此时由于我们有多个通道,车辆(相当于我们的控制数据)仍然可以通过其他道路到达目的地。

而这一点对工业现场控制而言则非常重要。

为什么自组织网要采用动态路由的方式?所谓动态路由是指网络中数据传输的路径并不是预先设定的,而是传输数据前,通过对网络当时可利用的所有路径进行搜索,分析它们的位置关系以及远近,然后选择其中的一条路径进行数据传输。

在我们的网络管理软件中,路径的选择使用的是“梯度法”,即先选择路径最近的一条通道进行传输,如传不通,再使用另外一条稍远一点的通路进行传输,以此类推,直到数据送达目的地为止。

在实际工业现场,预先确定的传输路径随时都可能发生变化,或者因各种原因路径被中断了,或者过于繁忙不能进行及时传送。

动态路由结合网状拓扑结构,就可以很好解决这个问题,从而保证数据的可靠传输。

Zigbee自身的技术优势①低功耗。

在低耗电待机模式下,2 节5 号干电池可支持1个节点工作6~24个月,甚至更长。

这是Zigbee的突出优势。

相比较,蓝牙能工作数周、WiFi可工作数小时。

现在,TI公司和德国的Micropelt公司共同推出新能源的Zigbee节点。

该节点采用Micropelt公司的热电发电机给TI公司的Zigbee提供电源。

②低成本。

通过大幅简化协议(不到蓝牙的1/10) ,降低了对通信控制器的要求,按预测分析,以8051的8位微控制器测算,全功能的主节点需要32KB代码,子功能节点少至4KB代码,而且Zigbee免协议专利费。

每块芯片的价格大约为2 美元。

③低速率。

Zigbee工作在20~250 kbps的较低速率,分别提供250 kbps(2.4 GHz)、40kbps (915 MHz)和20kbps(868 MHz) 的原始数据吞吐率,满足低速率传输数据的应用需求。

④近距离。

传输范围一般介于10~100 m 之间,在增加RF 发射功率后,亦可增加到1~3 km。

这指的是相邻节点间的距离。

如果通过路由和节点间通信的接力,传输距离将可以更远。

⑤短时延。

Zigbee 的响应速度较快,一般从睡眠转入工作状态只需15 ms ,节点连接进入网络只需30 ms ,进一步节省了电能。

相比较,蓝牙需要3~10 s、WiFi 需要3 s。

⑥高容量。

Zigbee 可采用星状、片状和网状网络结构,由一个主节点管理若干子节点,最多一个主节点可管理254 个子节点;同时主节点还可由上一层网络节点管理,最多可组成65000 个节点的大网。

⑦高安全。

Zigbee 提供了三级安全模式,包括无安全设定、使用接入控制清单(A CL) 防止非法获取数据以及采用高级加密标准(AES 128) 的对称密码,以灵活确定其安全属性。

⑧免执照频段。

采用直接序列扩频在工业科学医疗( ISM) 频段,2. 4 GHz (全球) 、915 MHz(美国) 和868 MHz(欧洲) 。

Zigbee的频带1) 868MHZ 传输速率为20KB/S 适用于欧洲2) 915MHZ 传输速率为40KB/S 适用于美国3) 2.4GHZ 传输速率为250KB/S 全球通用由于此三个频带物理层并不相同,其各自信道带宽也不同,分别为0.6MHZ,2MHZ和5MHZ.分别有1个10个和16个信道.不同频带的扩频和调制方式有区别.虽然都使用了直接扩频(DSSS)的方式,但从比特到码片的变换方式有较大的差别.调制方式都用了调相技术,但868MHZ和915MHZ频段采用的是BPSK而2.4GHZ频段采用的是OQPSK在发射功率为0dBm的情况下,BLUETOOTH通常能用10M的作用范围.而基于IEEE 802.15.4的zigbee在室内通常能达到30-50米作用距离,在室外如果障碍物少,甚至可以达到100米作用距离.所以zigbee可归为低速率的短距离无线通信技术.Zigbee性能分析1.数据速率比较低在2.4GHZ的频段只有250KB/S,而且只是链路上的速率,除掉信道竞争应答和重传等消耗,真正能被应用所利用的速率可能不足100KB/S,并且余下的速率可能要被邻近多个节点和同一个节点的多个应用所瓜分.因此不适合做视频之类事情.适合的应用领域--------传感和控制2.可靠性在可靠性方面,zigbee有很多方面进行保证.物理层采用了扩频技术,能够在一定程度上抵抗干扰MAC应用层(APS部分)有应答重传功能.MAC层的CSMA机制使节点发送前先监听信道,可以起到避开干扰的作用.当zigbee网络受到外界干扰,无法正常工作时,整个网络可以动态的切换到另一个工作信道上.3.时延由于zigbee采用随机接入MAC层,且不支持时分复用的信道接入方式,因此不能很好的支持一些实时的业务.4.能耗特性能耗特性是zigbee的一个技术优势.通常zigbee节点所承载的应用数据速率都比较低,在不需要通信时,节点可以进入很低功耗的休眠状态,此时能耗可能只有正常工作状态下的千分之一.由于一般情况下,休眠时间占总运行时间的大部分,有时正常工作的时间还不到百分之一,因此达到很高的节能效果.5.组网和路由性------网络层特性zigbee大规模的组网能力--------每个网络60000个节点bluetooth-------每个网络8个节点.因为zigbee底层采用了直扩技术,如果采用非信标模式,网络可以扩展得很大,因为不需同步而且节点加入网络和重新加入网络的过程很快,一般可以做到1秒以内,甚至更快.bluetooth通常需要3秒在路由方面,zigbee支持可靠性很高的网状网的路由,所以可以布置范围很广的网络,并支持多播和广播特性,能够给丰富的应用带来有力的支持.Zigbee的应用前景Zigbee 并不是用来与蓝牙或者其他已经存在的标准竞争,它的目标定位于现存的系统还不能满足其需求的特定的市场,它有着广阔的应用前景。

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