基于WSN的室内定位技术研究与实现

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WSN(Wireless Sensor Network)是采用无线通信方式形成的一个多跳自组织网络,它使人们可以在任何的时间、地点和环境条件下获取大量准确和详细的信息,是信息感知和采集领域的一场革命。Zigbee联盟提出的Zigbee技术特别适合应用WSN中,该技术采用了IEEE 802.15.4标准的物理层和MAC(Media Access Control)层,Zigbee联盟定义了网络层和应用层,具有通信距离短,复杂度低,传输速率低、低成本和低功耗的特点。在WSN的应用中,网络节点必须有自身所在的位置,才能够有效地反映被监测物体的信息。室内空间由于环境比较复杂、影响因素多,成为定位系统的一个难点。本文基于WSN技术使用Zigbee芯片CC2430和FPGA实现了一种低成本的室内定位系统。文中对WSN和Zigbee技术进行了简要的介绍,重点阐述了TI Z-STACK协议栈的构成和使用方法。本文还深入研究了各种定位技术,提出了基于RSSI的最小二乘法定位算法。使用CC2430设计了WSN中的传感器节点,基于Z-STACK设计了WSN定位网络。使用FPGA中的加法器、乘累加器和除法器设计了最小二乘法算法。利用SOPC(System-on-a-programmable-chip)技术搭建了室内定位系统的上位机平台,并在教研室的环境中进行了测试,取得了预期的效果。
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