集群室內實時定位系統(tǒng)——軟件方案設計書開題報告

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1、淮陰工學院畢業(yè)設計(論文)開題報告學生姓名：學號：專業(yè)：電子科學與技術設計(論文)題目：集群室內實時定位系統(tǒng)——軟件設計指導教師:2014年2月10日畢業(yè)設計（論文）開題報告1．結合畢業(yè)設計（論文）課題情況，根據所查閱的文獻資料，每人撰寫2000字左右的文獻綜述文獻綜述1研究背景隨著無線通信和無線傳感器網絡技術的發(fā)展，基于位置的服務(LBS)顯得越來越重要。在室外環(huán)境下，全球定位系統(tǒng)(GPS)已經比較成功地解決了定位問題，它通過GPS接收機測量來自5～24個衛(wèi)星信號的到達時間差(TDOA)進行位置估算[1]，可以提供接近全球的定位覆

2、蓋范圍。但GPS采用的微波極易被濃密樹林、建筑物、金屬遮蓋物等吸收，因此，GPS只適合在戶外及天空開闊度較佳處使用。在室內場合，由于信道環(huán)境復雜、微波信號衰減厲害、測量誤差大，GPS無法滿足人們對活動頻繁的室內定位和導航的需求[2]。但是室內卻是與人類生活生產關系最密切的場合，室內定位服務存在大量應用需求，譬如倉庫里面某些存儲產品的位置檢測、傳輸帶上的商品檢測、醫(yī)院里醫(yī)護人員或者儀器的位置、失火建筑物中消防人員的位置、以及遍布在工廠里面的貼有標簽的保養(yǎng)工具等等，因此研究室內定位技術具有十分重要的意義[3][4]。2國內外的研究狀況及

3、趨勢2.1室內定位常用的方法及優(yōu)缺點室內定位技術主要包括超聲波定位技術、紅外線定位技術、超寬帶定位技術、射頻識別定位技術等。超聲波室內定位抗干擾性強，定位精度可達厘米級，但超聲波在傳輸過程中衰減明顯從而影響其定位有效范圍，并且需要大量的底層硬件設施，成本太高、無法大面積推廣[5]。紅外線室內定位通過紅外發(fā)射機向室內固定放置的紅外接收機周期發(fā)送該待測物唯一ID，其定位精度能達到5~10m，但紅外定位技術功耗較大，紅外線在傳輸過程中易于受物體或墻體阻隔且傳輸距離較短，容易受室內燈光的干擾，定位系統(tǒng)復雜度較高，有效性和實用性較其它技術仍有

4、差距[6]。超寬帶室內定位是近年來新興的一項基于極窄脈沖的無線技術，系統(tǒng)包括UWB接收器、UWB參考標簽和主動UWB標簽，常采用TDOA測距定位算法，定位精度為可達到6~10cm，但造價較高、無法大面積推廣[7]。射頻室內定位采用非接觸式雙向通信交換數(shù)據以達到識別和定位的目的。這種技術這種技術作用距離短，一般最長為幾十米。但它可以在幾毫秒內得到厘米級定位精度的信息，畢業(yè)設計（論文）開題報告且傳輸范圍很大，成本較低。同時由于其非接觸和非視距等優(yōu)點，可望成為優(yōu)選的室內定位技術[8]。目前，射頻識別研究的熱點和難點在于理論傳播模型的建立、

5、用戶的安全隱私和國際標準化等問題。優(yōu)點是標識的體積比較小，造價比較低，但是作用距離近，不具有通信能力，而且不便于整合到其他系統(tǒng)之中[9]。ZigBee技術是一種新興的短距離、低速率無線網絡技術，它介于射頻識別和藍牙之間，也可以用于室內定位。它有自己的無線電標準，在數(shù)千個微小的傳感器之間相互協(xié)調通信以實現(xiàn)定位。這些傳感器只需要很少的能量，以接力的方式通過無線電波將數(shù)據從一個傳感器傳到另一個傳感器，所以它們的通信效率非常高[10]。ZigBee最顯著的技術特點是它的低功耗和低成本。應用ZigBee技術的室內定位系統(tǒng)是通過在傳感器網絡中布

6、置參考節(jié)點(或稱基站)和移動節(jié)點(或稱盲節(jié)點、標簽)構成系統(tǒng)的，參考節(jié)點為靜態(tài)節(jié)點，它們發(fā)送位置信息和RSSI值給移動待測節(jié)點，該節(jié)點將數(shù)據寫入定位模塊，分析計算得到自身位置。該系統(tǒng)常采用分布式節(jié)點設置，可以減少網絡數(shù)據工作量和通信延遲的問題。定位精度在2m以內，但網絡穩(wěn)定性還有待提高，且易受環(huán)境干擾[11][12]。2.2ZigBee定位技術ZigBee定位技術分為基于距離的定位和非基于距離的定位[13][14]。節(jié)點測距技術是基于距離的節(jié)點定位技術的基礎。常用的測量節(jié)點間距離的方法主要有TOA(TimeofArrival)，TD

7、OA(TimeDifferenceofArrival)、超聲波、RSSI(ReceivedSignalStrengthIndicator)和TOF(TimeofLight)等。TOA和TDOA測距技術都是通過信號的傳播時間和信號的速度兩個參數(shù)來計算距離的，無線信號傳輸速率大，時間測量上很小的誤差就可能導致距離上很大的誤差，并且TOA需要昂貴的設備來保持時間同步，能量消耗大。超聲波測距方法是指當發(fā)射節(jié)點發(fā)射的超聲波遇到障礙物時就會發(fā)生反射，反射波可由接收器接收，這樣只要測出超聲波從發(fā)送點到反射回來的時間間隔△t，就能測距[15][16

8、]。利用超聲波測距很精確，測量誤差只有10cm，但由于超聲波是一種聲波，易受環(huán)境溫度、濕度等因素的影響。此外，需要額外的硬件支持，增加了節(jié)點的硬件成本和尺寸[17]。RSSI是最基本的測距方法，基本不需要額外的硬件設備，實現(xiàn)方法簡單。