集群室內(nèi)實時定位——軟件設(shè)計開題報告

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1、淮陰工學院畢業(yè)設(shè)計(論文)開題報告學生姓名：學號：專業(yè)：電子科學與技術(shù)設(shè)計(論文)題目：集群室內(nèi)實時定位系統(tǒng)——軟件設(shè)計指導教師:2014年2月10日畢業(yè)設(shè)計（論文）開題報告1．結(jié)合畢業(yè)設(shè)計（論文）課題情況,根據(jù)所查閱地文獻資料,每人撰寫2000字左右地文獻綜述文獻綜述1研究背景隨著無線通信和無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)地發(fā)展,基于位置地服務(wù)(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(jīng)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)星信號地到達時間差(TDOA)進行位置估算[1],可以提供接近全球地定位覆蓋范圍.但GPS采用地

2、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(nèi)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地室內(nèi)定位和導航地需求[2].但是室內(nèi)卻是與人類生活生產(chǎn)關(guān)系最密切地場合,室內(nèi)定位服務(wù)存在大量應(yīng)用需求,譬如倉庫里面某些存儲產(chǎn)品地位置檢測、傳輸帶上地商品檢測、醫(yī)院里醫(yī)護人員或者儀器地位置、失火建筑物中消防人員地位置、以及遍布在工廠里面地貼有標簽地保養(yǎng)工具等等,因此研究室內(nèi)定位技術(shù)具有十分重要地意義[3][4].2國內(nèi)外地研究狀況及趨勢2.1室內(nèi)定位常用地方法及優(yōu)缺點室內(nèi)定位

3、技術(shù)主要包括超聲波定位技術(shù)、紅外線定位技術(shù)、超寬帶定位技術(shù)、射頻識別定位技術(shù)等.超聲波室內(nèi)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,并且需要大量地底層硬件設(shè)施,成本太高、無法大面積推廣[5].紅外線室內(nèi)定位通過紅外發(fā)射機向室內(nèi)固定放置地紅外接收機周期發(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(shù)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(nèi)燈光地干擾,定位系統(tǒng)復雜度較高,有效性和實用性較其它技術(shù)仍有差距[6].超寬帶室內(nèi)定位是近年來新興地一項基于極窄脈沖地無線技術(shù)

4、,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(nèi)定位采用非接觸式雙向通信交換數(shù)據(jù)以達到識別和定位地目地.這種技術(shù)這種技術(shù)作用距離短,一般最長為幾十米.但它可以在幾毫秒內(nèi)得到厘米級定位精度地信息,畢業(yè)設(shè)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)選地室內(nèi)定位技術(shù)[8].目前,射頻識別研究地熱點和難點在于理論傳播模型地建立、用戶地安全隱私和國際標準化等問題.優(yōu)點是標識地體積比較小,造價比較低,但是作用距離近,不

5、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(shù)是一種新興地短距離、低速率無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù),它介于射頻識別和藍牙之間,也可以用于室內(nèi)定位.它有自己地無線電標準,在數(shù)千個微小地傳感器之間相互協(xié)調(diào)通信以實現(xiàn)定位.這些傳感器只需要很少地能量,以接力地方式通過無線電波將數(shù)據(jù)從一個傳感器傳到另一個傳感器,所以它們地通信效率非常高[10].ZigBee最顯著地技術(shù)特點是它地低功耗和低成本.應(yīng)用ZigBee技術(shù)地室內(nèi)定位系統(tǒng)是通過在傳感器網(wǎng)絡(luò)中布置參考節(jié)點(或稱基站)和移動節(jié)點(或稱盲節(jié)點、標簽)構(gòu)成系統(tǒng)地,參考節(jié)點為靜態(tài)節(jié)點,它們發(fā)送位置信息和RSSI

6、值給移動待測節(jié)點,該節(jié)點將數(shù)據(jù)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(shè)置,可以減少網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)工作量和通信延遲地問題.定位精度在2m以內(nèi),但網(wǎng)絡(luò)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(shù)ZigBee定位技術(shù)分為基于距離地定位和非基于距離地定位[13][14].節(jié)點測距技術(shù)是基于距離地節(jié)點定位技術(shù)地基礎(chǔ).常用地測量節(jié)點間距離地方法主要有TOA(TimeofArrival),TDOA(TimeDifferenceofArrival)、超聲波、RSSI(ReceivedSignalStrengthIndicat

7、or)和TOF(TimeofLight)等.TOA和TDOA測距技術(shù)都是通過信號地傳播時間和信號地速度兩個參數(shù)來計算距離地,無線信號傳輸速率大,時間測量上很小地誤差就可能導致距離上很大地誤差,并且TOA需要昂貴地設(shè)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)射地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)送點到反射回來地時間間隔△t,就能測距[15][16].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、濕度等因素地影響.此外,需要額外地硬件支持,增加了節(jié)點地硬件成本和尺

8、寸[17].RSSI是最基本地測距方法,基本不需要額外地硬件設(shè)備,實現(xiàn)方法簡單.