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1、毕业设计综合文档设计题目 基于物联网的室内定位系统 学生#x指导教师#x班级13级物联网班学号1333#x完成日期：2017 年 04 月 / 目 录第一章绪论11引言11.1编写目的11.2背景11.3定义22 Zigbee系统简介22.1 Zigbee系统基本组成22.2 Zigbee系统基本原理42.3 Zigbee系统工作频率与相关协议53国内外研究现状63.1 Zigbee的研究发展现状63.2室内定位的研究发展现状7 3.3研究概况以与趋势-8 4论文的选题意义和主要研究内容-8 5其他系统的比较-9第二章室内定位无线技术51室内无线传播的特点52无线定位的原理63定位信息的获取7
2、3.1基站和终端间距离的获取73.2由信号传播计算距离7第三章无线定位基本算法131三边定位算法132基于接受信号的定位-15第四章项目测试分析报告15 1定位数据汇总-16 2抓包数据分析-16第五章总结171本文工作总结182研究中遇到的问题以与解决方法18说明：1、本综合文档至少要包含如目录所示的5份子文档,也可根据具体情况添加其他子文档.总字数不低于10000字.根据项目的具体情况,经指导教师同意后,允许学生适当地修改本文档结构.2、本综合文档打印并装订成一册,指导教师检查后需手写签字.第一章 项目需求分析说明书1引言1.1编写目的全球卫星定位系统GPS的成功使人们对定位服务的需求日益
3、增多,然而在室内环境下,由于卫星信号接收受到严重干扰,GPS无法满足定位精度的要求.基于物联网的室内定位技术由于使用范围广,能够以纯软件的方式实现,定位系统成本低等优点,成为近年物联网位置感知领域的一个研究热点.本文对这一技术进行了较深入、系统的研究,并针对定位准确度、定位算法等方面存在的问题,提出了相应的解决方案.通过算法比较和实验分析,证明了方案的有效性和可行性.1.2背景1.基于物联网的定位系统开发；2.该项目是基于前人的一些半成熟的定位算法做的实验；3.该定位系统采用的硬件系统是CC2530,软件层面是采用VB语言,架构层面采用的 国际标准是：IEEE802.15.4. 1.3定义Zi
4、gbee:是基于IEEE802.15.4标准的低功耗局域网协议.根据国际标准规定,ZigBee技术是一种短距离、低功耗的无线通信技术.这一名称又称紫蜂协议来源于蜜蜂的八字舞,由于蜜蜂是靠飞翔和嗡嗡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.物联网：顾名思义,物联网就是物物相连的互联网.这有两层意思：其一,物联网的核心和基础仍然是互联网,是在互联网基础上的延伸和扩展的网络；其二,其用户端延伸和扩展到了任何物品与物品之间,进行信息交换和通信,也就是物物相息.1.4参考资料1ZIGBEE入门基础,RFID基础原理与应用2Visual Basic入门
5、基础3C语言编程基础4基于RSSI的多维度室内定位算法石欣,印爱民,陈曦5基于ZIGBEE的贝叶斯室内定位算法的研究杨艳红2 Zigbee系统简介2.1Zigbee系统基本组成 多功能调试底板 USB供电口：为网关供电 RS-232：中文名:异步传输标准接口；型式:DB-9或DB-25；功能：把网关的数据传到PC DEBUG接口：功能,用于程序的烧写与读出 外部电源接口：可对其它目标板供电 CC2530 IO接口：用于二次开发 MAX3232E:描述：具有二路接收器和二路驱动器,提供1uA关断模式；功能：具有+/-15kv IES ESD 保护的3V至5V多通道RS-232线路；产商：德州仪器
6、；型号：:MAX3232ECD,MAX3232ECDB等；报价：6.0RMB SLC 2104 F2565 1425+:即SLC,英文全称：single level cell,中文：单层式储存； 两个LED灯,一个按键：测试CC2530的IO的功能 产商：德州仪器 型号：CC2530F128RHAR,CC2530F128RHAT等 报价：18RMB 示例图片： 远距离射频模块： 电源接口：为节点供电 仿真下载接口：烧写或读取程序 IO开发调试接口：二次开发产商：德州仪器实例图片：2.2 Zigbee系统基本原理 基于 ZigBee 的无线设备工作在 868MHZ, 915MHZ 和 2.4Z
7、频带.其最大数据速 率是 250Kbps. ZigBee 技术主要针对以电池为电源的应用,这些应用对低数据速 率、低成本、更长时间的电池寿命有较高的需求.在一些 ZigBee 应用中,无线 设备持续处于活动状态的时间是有限的,大部分时间无线设备是处于省电模式 也称休眠模式的.因此,ZigBee 设备在电池需要更换以前能够工作数年以 上.Zigbee是一种崭新的,专注于低功耗、低成本、低复杂度、低速率的近程无线网络通信技术.也是嵌入式应用的一个大热点.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624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
8、可工作数小时.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.3、低速率 Zigbee工作在250kbps的通讯速率,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10100m之间,在增加RF发射功率后,亦可增加到13km.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15ms,节点连接进入网络只需30ms,进一步节省了电能.相比较
9、,蓝牙需要310s、WiFi需要3s.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、使用接入控制清单防止非法获取数据以与采用高级加密标准的对称密码,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2.4GHz 频段.ZigBee 应用于室内病人监控例如,一个病人的血压,心率 可以通过可穿戴设备测量出来,病人戴的 ZigBee 设备来周期性的收集血压等健 康相关的信息,然后这
10、些数据被无线传送到当地服务器,例如病人家中的一台个 人电脑,电脑再对这些数据进行初始分析,最后重要的信息通过互联网被发送到 病人的护士或者内科医生那里做进一步的分析.ZigBee 应用大型楼宇结构安全监控在此应用中,一 ,所有的这些传感器形 个建筑内可以安装数个 ZigBee 无线传感器如加速度计 成一个网络来收集信息, 这些收集来的信息可以用于评估建筑的结构安全和潜在 的损坏标志,例如,地震后一个建筑在重新开放前可能需要进行检测.而传感器 收集到的数据有助于加速和减少检测的花费 ZigBee 联盟是 2002 年创立的 一个非盈利性组织,对每一个想加入的成员都开放.ZigBee 标准是由 Z
11、igBee 联盟所开发的,该联盟有数百个成员公司,从半导 体产业和软件开发者到原始设备生产商、安装商.ZigBee 标准采用 IEEE 802.15.4 标准作为其 PHY 层和 MAC 层协议.因此,遵循 ZigBee 的设备也同样 遵循 IEEE 802.15.4 标准. 在家庭和工厂内使用无线通信来收集信息或执行既定控制任务的概念对人 们来说并不陌生.纵观几种短距离无线网络通信的标准,包括 IEEE 802.11无线局域网Wireless Local Area Network WLAN和蓝牙Bluetooth. 每个标准都有其在特定领域应用的优势,而 ZigBee 则主要是为低成本、低数
12、据 速率、超低功耗的无线网络应用开发的. 通过简化通信协议和降低数据速率,ZigBee 标准有助于降低应用成本.和 其他的标准例如 IEEE 802.11 相比,满足 ZigBee 和 IEEE 802.15.4 标准的最低需 求相对轻松,这同时也降低了 ZigBee 收发器的应用复杂度和成本. 占空比是指设备活跃时的时间与总时间的比值.例如,若一个设备每分钟唤 醒一次, 工作 60ms 后继续休眠. 那么它的占空比为 0.001 或 0.1%. 在许多 ZigBee 应用中,为了保证电池能工作数年以上,设备的占空比都在 1%以下.2.3Zigbee系统工作频率与相关协议相关协议： 架构：IE
13、EE802.15.4物理层,媒体介入控制层；Zigbee堆栈层网络层,应用层,安全服务提供层 每层结构的功能： 物理层：通过物理层管理实体接口对PHY层数据和PHY层管理提供服务；PHY层数据服务可以通过无线物理信道发送和接受物理层协议数据单元来实现.MAC层：负责相邻设备间的单跳数据通信.它负责建立与网络的同步,支持关联和去关联以与MAC层安全,他能提供两个设备之间的连接. 网络层：提供设备与设备的通信,并负责网络中设备初始化所包含的活动,消息路由和网络发现. 应用支持子层：通过网络层与安全服务提供层与端点,并为数据传送,安全和绑定提供服务,因此,能够适配不同但兼容的设备,比如带灯的开关.在应用层中,一共有250个端点.应用程序可以通过端点0与zigbee堆栈的其他层通信,从而实现对这些层的初始化和配置.附属在端点0的对象被称为zigbee设备对象ZO0.端点255用于向所有端点的广播.端点241到254是保留端点. 实例图片：3国内外研究现状3.1Zigbee的研究发展现状ZigBee从20#ZigBee Alliance成立到20#联盟推出比较成熟的ZigBee 2006标准协议,至今已走过了多个春秋
