三邊測(cè)量法,分步定位法比較

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1、通信專業(yè)課程設(shè)計(jì)一太原科技大學(xué) 課程設(shè)計(jì)（論文）設(shè)計(jì)(論文）題目：基于RSSI的三邊測(cè)量法和分步定位法在ZigBee定位系統(tǒng)中的研究及比較姓名魯驥學(xué)號(hào)201015030113班級(jí)通信101501學(xué)院電子信息工程學(xué)院指導(dǎo)教師鄭秀萍2013年12月20日太原科技大學(xué)課程設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書學(xué)院（直屬系）：電子信息工程學(xué)院時(shí)間：2013年11月25日學(xué)生姓名魯驥指導(dǎo)教師鄭秀萍設(shè)計(jì)（論文）題目基于RSSI的三邊測(cè)量法和分步定位法在ZigBee定位系統(tǒng)中的研究及比較主要研究內(nèi)容1．基于RSSI的三邊測(cè)量法；2．基于RSSI的分步定位法

2、；3．兩種算法的比較；4．兩種算法的實(shí)驗(yàn)仿真。研究方法在MatLab平臺(tái)中對(duì)基于RSSI的三邊測(cè)量法和分步定位法進(jìn)行仿真研究，并比較其定位誤差。主要技術(shù)指標(biāo)(或研究目標(biāo)）1.基于RSSI的三邊測(cè)量法和分步定位法的仿真；2.對(duì)兩種算法的定位誤差的比較。教研室意見教研室主任（專業(yè)負(fù)責(zé)人）簽字：年月日魯驥：基于RSSI的三邊測(cè)量法和分步定位法在ZigBee定位系統(tǒng)中的研究及比較基于RSSI的三邊測(cè)量法和分步定位法在ZigBee定位系統(tǒng)中的研究及比較摘要目前無線定位技術(shù)是Zigbee無線傳感器網(wǎng)絡(luò)研究的熱點(diǎn)問題之一，隨著定位需求與

3、應(yīng)用的增加，如何提高基于Zigbee技術(shù)的無線定位系統(tǒng)的定位精度是Zigbee無線傳感器網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域亟待解決的問題。在三邊測(cè)量法分析基礎(chǔ)上，提出一種新型分步定位法。通過利用待測(cè)移動(dòng)節(jié)點(diǎn)最近的3個(gè)參考節(jié)點(diǎn)可快速計(jì)算出移動(dòng)節(jié)點(diǎn)的坐標(biāo)值，從而使定位算法更容易實(shí)現(xiàn)。通過matlab平臺(tái)仿真，結(jié)果表明，分步定位法在不增加任何硬件成本的前提下可顯著減小定位誤差，提高定位精度。與三邊測(cè)量法相比，分步定位法可廣泛應(yīng)用于各種基于RSSI的定位場(chǎng)合。關(guān)鍵詞：ZigBee；RSSI(接收信號(hào)強(qiáng)度指示）；三邊測(cè)量法；分步定位法11魯驥：基于RSSI的

4、三邊測(cè)量法和分步定位法在ZigBee定位系統(tǒng)中的研究及比較目錄摘要I第1章緒論1第2章基于RSSI算法的三邊測(cè)量法和分步定位法22.1三邊測(cè)量法和分步定位法概述22.2基于測(cè)距的RSSI算法22.2.1RSSI算法原理22.2.2RSSI算法原理的實(shí)現(xiàn)32.3基于RSSI的三邊測(cè)量法和分步定位法32.3.1基于RSSI的三邊測(cè)量法32.3.2基于RSSI的分步定位法4第3章三邊測(cè)量法和分步定位法仿真及分析比較63.1實(shí)驗(yàn)過程63.2實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析83.3總結(jié)8參考文獻(xiàn)9附錄10附錄一：三邊測(cè)量法仿真程序10附錄二：分步定位法

5、仿真程序1011魯驥：基于RSSI的三邊測(cè)量法和分步定位法在ZigBee定位系統(tǒng)中的研究及比較第1章緒論ZigBee技術(shù)是短距離無線通信中的一種技術(shù)，人們已經(jīng)利用它解決了許多實(shí)際的問題。該技術(shù)具備很多優(yōu)點(diǎn)和幾個(gè)突出的優(yōu)勢(shì)：（1）低功耗。ZigBee節(jié)點(diǎn)的電池工作時(shí)間可以維持半年到兩年。（2）低成本。ZigBee技術(shù)不僅數(shù)據(jù)傳輸量小而且速率低，因此成本得到大幅度降低，另外ZigBee協(xié)議相對(duì)簡單并且是免費(fèi)的。（3）高可靠性。使用了CSMA/CA機(jī)制，避免數(shù)據(jù)發(fā)送時(shí)發(fā)生爭(zhēng)用信道。（4）低傳輸速率。數(shù)據(jù)傳輸速率最大只有250kb

6、it/s，最小是僅為lOkbit/s。（5）大容量網(wǎng)絡(luò)。最多能夠支持65000個(gè)節(jié)點(diǎn)。（6）短時(shí)延性。ZigBee設(shè)備搜索時(shí)延和通信時(shí)延都很短。（7）安全性高。提供AES(高級(jí)加密標(biāo)準(zhǔn)）-128加密算法，具備數(shù)據(jù)完整性認(rèn)證功能。以ZigBee無線傳感為基礎(chǔ)的無線傳感網(wǎng)，在實(shí)際應(yīng)用時(shí)經(jīng)常需要對(duì)網(wǎng)絡(luò)中存在的移動(dòng)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行位置判斷。無線傳感網(wǎng)不同于傳統(tǒng)的無線定位系統(tǒng)，由于低功耗、低成本的要求，這種定位計(jì)算要求使用的網(wǎng)絡(luò)通信開銷盡可能小，對(duì)硬件設(shè)備的要求盡可能低。因此需要一種針對(duì)ZigBee無線傳感網(wǎng)絡(luò)特點(diǎn)的定位算法來解決這個(gè)問題。

7、常用的基于ZigBee的定位算法分為：基于測(cè)距的定位算法和基于非測(cè)距的定位算法。常用的基于測(cè)距的定位算法有：基于接收信號(hào)強(qiáng)度測(cè)量法（RSSI）、到達(dá)時(shí)間測(cè)量法（TOA）、到達(dá)時(shí)間差測(cè)量法（TDOA）和到達(dá)角度測(cè)量法（AOA）。常用的基于非測(cè)距的定位算法有：質(zhì)心算法、凸規(guī)劃法、網(wǎng)絡(luò)多跳路由算法（DV-hop）。這兩類算法各有優(yōu)缺點(diǎn)：基于測(cè)距的定位算法精度較高，但是對(duì)硬件要求也高，功耗大，算法處理復(fù)雜，不適合大規(guī)模應(yīng)用的ZigBee傳感網(wǎng)絡(luò)。而基于非測(cè)距的定位算法較簡單，實(shí)現(xiàn)成本低，相對(duì)而言功耗也低，非常適合大規(guī)模的應(yīng)用的Zi

8、gBee無線傳感網(wǎng)絡(luò)，但是精度較低，對(duì)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)依賴度高。其中，基于RSSI的三邊測(cè)量法是定位技術(shù)的基本模塊之一，三邊測(cè)量法使得每個(gè)移動(dòng)節(jié)點(diǎn)利用三個(gè)或三個(gè)以上的參考節(jié)點(diǎn)即可定位，但是定位精度不高。分步定位算法只需要3個(gè)參考節(jié)點(diǎn)，定位精度比較好，但是在功耗和成本方面比較大，該算法避免了采用三邊測(cè)量法可能無解