基于ZigBee无线网络的定位服务研究和应用

论文摘要

随着无线通信技术的日渐成熟,21世纪正在从互联网时代进入无线互联时代。新兴的无线通信技术,例如Wi-Fi,RFID,ZigBee,蓝牙,超声波等,在物联网领域和“无线城市”的方方面面得到广泛的应用。ZigBee以其功耗低、成本小、网络容量大、响应快等优越性在无线通信领域迅速兴起。基于ZigBee无线网络的定位服务在资产跟踪监控,社区安防,物流管理,人员紧急救护等领域显示了广泛的应用前景。论文首先综述了各种主流的定位技术,包括时间到达（TOA）,角度到达（AOA）,蜂窝定位（Cell-ID）,以及基于接收信号强度（RSS）等,重点介绍了基于接收信号强度定位技术的原理,发展现状和趋势。在接收信号强度定位技术的基础上,本文提出了基于运动估计的指纹定位算法,算法从信号强度定位方式精度受损的原因入手,改进了校准方式和最近邻求解公式,然后在构建运动估计图的基础上,完成了运动估计定位方法。为了解决信号强度定位技术中,无线访问点AP失效的问题,论文提出了AP失效补偿的处理方法,从传统质心算法改进工作入手,实现了AP失效的快速检测和信号估计,并在ZigBee无线网络环境下予以实验验证。为了理论和应用相结合,设计开发了基于ZigBee无线网络的定位系统,系统采用分层架构实现,利用中间消息平台实现了分布式扩展,最后以楼层定位为例,实现了定位服务系统。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景
• 1.1.1 物联网的兴起
• 1.1.2 “无线城市”理念
• 1.1.3 无线定位服务发展
• 1.2 本文的研究内容及组织结构
• 1.2.1 研究内容
• 1.2.2 组织结构
• 第2章 无线定位技术综述
• 2.1 概述
• 2.2 无线定位
• 2.2.1 无线定位分类
• 2.2.2 研究现状
• 2.3 基于信号强度定位
• 2.3.1 概述
• 2.3.2 研究现状
• 2.3.3 发展趋势
• 2.4 本章小结
• 第3章 基于运动估计的指纹定位研究
• 3.1 指纹定位误差分析
• 3.2 校准改进方法
• 3.2.1 参考点选择原则
• 3.2.2 自适应参考点
• 3.2.3 校准数据处理
• 3.3 运动估计
• 3.3.1 构建运动预测图
• 3.3.2 改进最近邻公式
• 3.3.3 定位过程
• 3.4 实验环境
• 3.5 实验结果
• 3.6 本章小结
• 第4章 无线网络AP失效补偿方法
• 4.1 Centroid算法改进
• 4.1.1 Centroid概述
• 4.1.2 算法介绍和分析
• 4.1.3 AP聚类改进
• 4.2 AP失效补偿原理
• 4.3 AP失效检测算法
• 4.3.1 快速检测算法
• 4.3.2 验证和分析
• 4.4 AP失效补偿
• 4.4.1 补偿算法
• 4.4.2 验证和分析
• 4.5 本章小结
• 第5章 基于ZigBee定位服务系统设计和实现
• 5.1 无线网络部署
• 5.1.1 无线自组网
• 5.1.2 离线校准工具
• 5.2 定位引擎系统
• 5.2.1 引擎系统架构
• 5.2.2 数据交换平台
• 5.2.3 核心定位
• 5.2.4 定位网络服务
• 5.3 定位系统的规模扩展
• 5.3.1 分布式扩展架构
• 5.3.2 坐标和矢量图展现
• 5.3.3 Spatial支持
• 5.4 应用实例
• 5.4.1 校准工具箱
• 5.4.2 定位功能展示
• 5.5 本章小结
• 第6章 总结和展望
• 6.1 论文总结
• 6.2 展望
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间主要的研究成果
• 致谢