zigbee無(wú)線定位開題報(bào)告(編輯修改稿)
2025-02-15 08:43 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 內(nèi)“多跳”信息服務(wù)的最簡(jiǎn)單的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，樹形拓?fù)渥钪档米⒁獾牡胤骄褪撬３至诵切瓮負(fù)涞暮?jiǎn)單性 :較少的上層路由信息、較低的存儲(chǔ)器需求。 無(wú)線網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D 如圖所示 (c)，網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)是一個(gè)自由設(shè)計(jì)的拓?fù)?，具有很高的適應(yīng)環(huán)境的能力。網(wǎng)絡(luò)中的每個(gè)節(jié)點(diǎn)都是一個(gè)小的路由器，都具有重新路由選擇的能力，以確保網(wǎng)絡(luò)最大限度的可靠性，可以看出網(wǎng)絡(luò)中任意兩個(gè)節(jié)點(diǎn)的通信路徑不是唯一的。網(wǎng)形拓?fù)渑c星形、樹形相比，更加復(fù)雜，其路由拓?fù)涫莿?dòng)態(tài)的，不存在一個(gè)固定的路由模式。這樣信息傳輸?shù)臅r(shí)間更加依賴瞬時(shí)網(wǎng)絡(luò)連接質(zhì)量，因而難以預(yù)計(jì)。 二 .課題背景 隨著現(xiàn)代移動(dòng)通信技術(shù)和無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的蓬勃發(fā)展，人們對(duì)無(wú)線定位的需求與日俱增。無(wú)線定位服務(wù)是指通過(guò)無(wú)線終端和無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的配合，確定移動(dòng)用戶的實(shí)際位置信息，從而提供用戶所需的與位置和方向相關(guān)的服務(wù)。無(wú)線定位服務(wù)的發(fā)展始于美國(guó)。 1996年，美國(guó)聯(lián)邦通信委員會(huì)制定了 E一 911法規(guī)，要求所有移動(dòng)通信運(yùn)營(yíng)商，在移動(dòng)用戶發(fā)出緊急呼叫時(shí)，必須向公共安全服務(wù)系統(tǒng)提供用戶的位置信息和終端號(hào)碼，以便對(duì)用戶實(shí)施緊急救援工作，并要求分階段實(shí)施定位精度不斷提高的用戶定位服務(wù)。 1999年Fcc對(duì) E一 911法進(jìn)行修訂，對(duì)定位精度提出新的要求，極大的促進(jìn)了美國(guó) LBS(LocationBasedServiee)產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展。此后，日本、德國(guó)、法國(guó)、瑞典、芬蘭等國(guó)家紛紛推出各種各具特色的商用定位服務(wù)。 這些服務(wù)主要應(yīng)用于 :緊急救援，報(bào)警信息發(fā)布，跟蹤業(yè)務(wù)，交通監(jiān)控，車輛導(dǎo)航服務(wù)，城市觀光等。無(wú)線定位服務(wù)已經(jīng)在軍用、民用和商用領(lǐng)域證明了其重要性?，F(xiàn)今實(shí)用的定位系統(tǒng)多半基于 GPS技術(shù)，導(dǎo)致應(yīng)用成本較高。低成本、高可靠性的新型定位系統(tǒng)的研究開發(fā)變得非常緊迫。另一方面，無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò) (WSN)可以使人們?cè)谌魏螘r(shí)間、任何地點(diǎn)和任何環(huán)境條件下獲取大量詳實(shí)而可靠的信息。因此，這種網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)可以被廣泛應(yīng)用于國(guó)防軍事、國(guó)家安全、環(huán)境監(jiān)測(cè)、交通管理、醫(yī)療衛(wèi)生、制造業(yè)、反恐、抗災(zāi)等領(lǐng)域，它是信息感知和采集的一場(chǎng)革命。由于 WSN的低成本、便于大規(guī)模應(yīng)用，使得以 WSN為載體的定位研究被給予了廣泛的關(guān)注。 WSN的定位機(jī)制逐漸成為其主要技術(shù)之一。 在無(wú)線通信協(xié)議體系中， 一種新興的協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)，因其優(yōu)越性，它獲得了快速的發(fā)展。它確定了低速個(gè)人局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)，定義了物理層 (PHY)和媒體接入控制層 (MAC)。 2022年， ZigBee聯(lián)盟在物理層和媒體接入控制層的基礎(chǔ)上對(duì)網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層進(jìn)行了具體定義，為用戶提供了大量的 API函數(shù)，從而形成了完整的 ZigBee協(xié)議。 ZigBee技術(shù)作為一種新興的低成本、低功耗、低速率的短距離無(wú)線通信技術(shù)，它的獨(dú)特技術(shù)特點(diǎn)使得其成為 WSN中的理想通信技術(shù)選擇。 三 .Zigbee無(wú)線定位簡(jiǎn)介 ? 節(jié)點(diǎn)定位基本原理 在三維空間中，知道了 1個(gè)點(diǎn)到 4個(gè)已知參考點(diǎn)的距離，就可以確定該點(diǎn)的坐標(biāo)，這一點(diǎn)與全球定位系統(tǒng) (GPS)的基本原理一樣。只不過(guò)在無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中，坐標(biāo)系是二維空間也不需要時(shí)鐘同步，因此，只要知道了 1個(gè)節(jié)點(diǎn)到 3個(gè)參考節(jié)點(diǎn)的距離就可以確定節(jié)點(diǎn)的位置。 假設(shè) 3個(gè)參考節(jié)點(diǎn)的坐標(biāo)分別為 (x1， y1）、(x2， y2)、 (x3， y3)，待定位節(jié)點(diǎn)的坐標(biāo)是 (xu，yu)，該節(jié)點(diǎn)到 3個(gè)參考節(jié)點(diǎn)的距離分別是 rl、 rr3，根據(jù)二維空間距離計(jì)算公式，可以獲得方程組，解此方程組即可算出坐標(biāo)。 ? Zigbee無(wú)線定位技術(shù)是基于RSS(接收信號(hào)強(qiáng)度）實(shí)現(xiàn)定位的，即接收信號(hào)強(qiáng)度大小與距離的關(guān)系如下式： 其中 Gt和 Gr分別是發(fā)送設(shè)備和接收設(shè)備的增益。 λ 是波長(zhǎng)， d是接收機(jī)和發(fā)射機(jī)之間的距離。通過(guò)接收信號(hào)強(qiáng)度大小可以計(jì)算出定位節(jié)點(diǎn)和參考節(jié)點(diǎn)的距離。
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