基于ZigBee技術(shù)的室內(nèi)定位系統(tǒng)研究與實(shí)現(xiàn)_圖文

1、大連理工大學(xué)碩士學(xué)位論文基于ZigBee技術(shù)的室內(nèi)定位系統(tǒng)研究與實(shí)現(xiàn)姓名：李同松申請(qǐng)學(xué)位級(jí)別：碩士專業(yè)：通信與信息系統(tǒng)指導(dǎo)教師：劉軍民20081201大連理工大學(xué)碩士學(xué)位論文摘要隨著現(xiàn)代通信技術(shù)和無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的快速發(fā)展，人們對(duì)定位與導(dǎo)航的需求日益增大，尤其在復(fù)雜的室內(nèi)環(huán)境，如機(jī)場(chǎng)大廳、展廳、倉(cāng)庫(kù)、超市、圖書(shū)館、地下停車場(chǎng)、礦井等環(huán)境中，常常需要確定移動(dòng)終端、設(shè)施與物品在室內(nèi)的位置信息。但是受定位時(shí)間、定位精度以及復(fù)雜室內(nèi)環(huán)境等條件的限制，比較完善的封閉空間定位技術(shù)目前還無(wú)法很好地利用。本文的重點(diǎn)就在于設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一種低成本、實(shí)用的無(wú)線傳感器定位系統(tǒng)?；跇?biāo)準(zhǔn)的技術(shù)是一種新興的低成本、低功耗、低速率

2、的短距離無(wú)線通信技術(shù)。隨著技術(shù)越來(lái)越多地被用于家庭自動(dòng)化、遙測(cè)遙控、汽車自動(dòng)化和醫(yī)療護(hù)理等應(yīng)用領(lǐng)域，基于網(wǎng)絡(luò)的實(shí)時(shí)定位問(wèn)題正日益受到關(guān)注。本論文主要研究了基于網(wǎng)絡(luò)的室內(nèi)無(wú)線定位技術(shù)，并在此基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)了一個(gè)針對(duì)辦公室及樓道環(huán)境的定位系統(tǒng)?；诖罅康膶?shí)測(cè)數(shù)據(jù)，通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)的詳細(xì)分析，總結(jié)出幾種實(shí)用定位方法的特點(diǎn)，提出一種基于環(huán)境信息的混合定位法，這種方法融合了和。本文實(shí)現(xiàn)了一個(gè)定位系統(tǒng)，它包括硬件平臺(tái)、節(jié)點(diǎn)通信程序和上位機(jī)監(jiān)測(cè)軟件三部分。本文詳細(xì)介紹了三部分的實(shí)現(xiàn)。其中，硬件平臺(tái)以集成了射頻與微控制器的芯片為核心，該平臺(tái)包括射頻模塊、輔助電路、功能指示電路等。實(shí)際節(jié)點(diǎn)可以根據(jù)其類型特點(diǎn)，選取硬件電路

3、的不同部分加以實(shí)現(xiàn)。節(jié)點(diǎn)通信程序的開(kāi)發(fā)以公司提供的協(xié)議棧為基礎(chǔ)，論文詳細(xì)介紹了節(jié)點(diǎn)間通信流程，給出了各類節(jié)點(diǎn)詳盡的通信實(shí)現(xiàn)方法。在環(huán)境中編寫(xiě)了上位機(jī)監(jiān)測(cè)軟件，論文給出了詳細(xì)的軟件實(shí)現(xiàn)方案。論文最后對(duì)定位系統(tǒng)進(jìn)行了實(shí)際測(cè)試。測(cè)試表明：本系統(tǒng)達(dá)到了設(shè)計(jì)要求，是一個(gè)低成本、易實(shí)現(xiàn)的系統(tǒng)。同時(shí)，針對(duì)實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)的不足，給出了進(jìn)一步完善功能的方法。關(guān)鍵詞：室內(nèi)定位系統(tǒng)；混合算法基于技術(shù)的室內(nèi)定位系統(tǒng)研究與實(shí)現(xiàn)砧，誦，大連理工大學(xué)碩士學(xué)位論文，：；大連理工大學(xué)學(xué)位論文獨(dú)創(chuàng)性聲明作者鄭重聲明：所呈交的學(xué)位論文，是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下進(jìn)行研究工作所取得的成果。盡我所知，除文中已經(jīng)注明引用內(nèi)容和致謝的地方外，本論文

4、不包含其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表的研究成果，也不包含其他已申請(qǐng)學(xué)位或其他用途使用過(guò)的成果。與我一同工作的同志對(duì)本研究所做的貢獻(xiàn)均已在論文中做了明確的說(shuō)明并表示了謝意。若有不實(shí)之處，本人愿意承擔(dān)相關(guān)法律責(zé)任。學(xué)位論文題目：基王圣旦曼曼墊苤鮑室凼定焦丕統(tǒng)盟究生塞趣作者簽名：盔國(guó)奎盆日期一塑！塹年生月二墮日大連理工大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文大連理工大學(xué)學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書(shū)本人完全了解學(xué)校有關(guān)學(xué)位論文知識(shí)產(chǎn)權(quán)的規(guī)定，在校攻讀學(xué)位期間論文工作的知識(shí)產(chǎn)權(quán)屬于大連理工大學(xué)，允許論文被查閱和借閱。學(xué)校有權(quán)保留論文并向國(guó)家有關(guān)部門(mén)或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，可以將本學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行檢索，

5、可以采用影印、縮印、或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。學(xué)位論文題目：盥型皇竺絲查：魚(yú)塾魚(yú)墾匡垂絲蘭壘筮墊作者簽名：盔國(guó)楹日期：壟壘霪年生月三王日導(dǎo)師簽名：大連理工大學(xué)碩士學(xué)位論文緒論課題背景隨著現(xiàn)代移動(dòng)通信技術(shù)和無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的蓬勃發(fā)展，人們對(duì)無(wú)線定位的需求與日俱增。無(wú)線定位服務(wù)是指通過(guò)無(wú)線終端和無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的配合，確定移動(dòng)用戶的實(shí)際位置信息，從而提供用戶所需的與位置和方向相關(guān)的服務(wù)。無(wú)線定位服務(wù)的發(fā)展始于美國(guó)。年，美國(guó)聯(lián)邦通信委員會(huì)（，）￥定了法規(guī)，要求所有移動(dòng)通信運(yùn)營(yíng)商，在移動(dòng)用戶發(fā)出緊急呼叫時(shí)，必須向公共安全服務(wù)系統(tǒng)提供用戶的位置信息和終端號(hào)碼，以便對(duì)用戶實(shí)施緊急救援工作，并要求分階段實(shí)施定位

6、精度不斷提高的用戶定位服務(wù)。年對(duì)法進(jìn)行修訂，對(duì)定位精度提出新的要求，極大的促進(jìn)了美雪（）產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展。此后，日本、德國(guó)、法國(guó)、瑞典、芬蘭等國(guó)家紛紛推出各種各具特色的商用定位服務(wù)。這些服務(wù)主要應(yīng)用于：公共安全，如緊急救援；報(bào)警信息發(fā)布，跟蹤業(yè)務(wù)，如犯罪嫌疑人的跟蹤，走失老人和兒童的尋找，車輛的防盜報(bào)警，交通監(jiān)控；基于位置的信息業(yè)務(wù)：如車輛導(dǎo)航服務(wù)，城市觀光；基于位置的信息發(fā)布等。無(wú)線定位服務(wù)已經(jīng)在軍用、民用和商用領(lǐng)域證明了其重要性?，F(xiàn)今實(shí)用的定位系統(tǒng)多半基于【（）技術(shù)，導(dǎo)致應(yīng)用成本較高。低成本、高可靠性的新型定位系統(tǒng)的研究開(kāi)發(fā)變得非常緊迫。另一方面，無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)（）可以使人們?cè)谌魏螘r(shí)間、任何

7、地點(diǎn)和任何環(huán)境條件下獲取大量詳實(shí)而可靠的信息。因此，這種網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)可以被廣泛應(yīng)用于國(guó)防軍事、國(guó)家安全、環(huán)境監(jiān)測(cè)、交通管理、醫(yī)療衛(wèi)生、制造業(yè)、反恐、抗災(zāi)等領(lǐng)域，它是信息感知和采集的一場(chǎng)革命。由于的低成本、便于大規(guī)模應(yīng)用，使得以為載體的定位研究被給予了廣泛的關(guān)注。的定位機(jī)制逐漸成為其主要技術(shù)之一。在無(wú)線通信協(xié)議體系中，是其中一種新興的協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)，因其優(yōu)越性，它獲得了快速的發(fā)展。它確定了低速個(gè)人局域網(wǎng)（）標(biāo)準(zhǔn)，定義了物理層（）和媒體接入控制層（，）引。年，聯(lián)盟在物理層和媒體接入控制層的基礎(chǔ)上對(duì)網(wǎng)絡(luò)層（）和應(yīng)用層（）進(jìn)行了具體定義，為用戶提供了大量的函數(shù)，從而形成了完整的協(xié)議。技術(shù)作為一種新興的低成本、低

8、功耗、低速率的短距離無(wú)線通信技術(shù)，它的獨(dú)特技術(shù)特點(diǎn)使得其成為中的理想通信技術(shù)選擇。隨著對(duì)技術(shù)研究的不斷深入，大量的實(shí)用硬件、軟件載體都相繼被推出，使得基于技術(shù)的和定位技術(shù)獲得了迅猛的發(fā)展。尤其是基于技術(shù)的定位系統(tǒng)的研究與開(kāi)發(fā)逐漸成為了一個(gè)研究熱點(diǎn)。基于技術(shù)的室內(nèi)定位系統(tǒng)研究與實(shí)現(xiàn)在所有的定位實(shí)現(xiàn)中，室內(nèi)空間由于其環(huán)境的復(fù)雜性，一直是定位系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的一個(gè)難點(diǎn)?，F(xiàn)今，成熟的室內(nèi)定位系統(tǒng)仍然比較少、而且多存在成本偏高的缺陷，不利于大范圍廣泛應(yīng)用。本文試圖利用技術(shù)實(shí)現(xiàn)一種較低成本、較低復(fù)雜度的室內(nèi)定位系統(tǒng)。典型室內(nèi)無(wú)線定位系統(tǒng)室內(nèi)定位技術(shù)是目前應(yīng)用最為廣泛的定位技術(shù)。當(dāng)接收機(jī)在室內(nèi)工作時(shí)，由于信號(hào)受建筑

9、物的影響而大大衰減，定位精度也很低，要想達(dá)到室外一樣直接從衛(wèi)星廣播中提取導(dǎo)航數(shù)據(jù)和時(shí)間信息是不可能的。為了得到較高的信號(hào)靈敏度，就需要延長(zhǎng)在每個(gè)碼延遲上的停留時(shí)間，（，無(wú)線網(wǎng)絡(luò)輔助）技術(shù)為這個(gè)問(wèn)題的解決提供了可能性。室內(nèi)技術(shù)采用大量的相關(guān)器并行地搜索可能的延遲碼，同時(shí)也有助于實(shí)現(xiàn)快速定位。利用進(jìn)行定位的優(yōu)勢(shì)是衛(wèi)星有效覆蓋范圍大，且定位導(dǎo)航信號(hào)免費(fèi)。缺點(diǎn)是定位信號(hào)到達(dá)地面時(shí)較弱，不能穿透建筑物，而且定位器終端的成本較高。室內(nèi)無(wú)線定位系統(tǒng)（）系統(tǒng)公司開(kāi)發(fā)的室內(nèi)定位系統(tǒng)【利用“指紋識(shí)別”技術(shù)進(jìn)行定位，解決中定位移動(dòng)計(jì)算設(shè)備的問(wèn)題。該方法是通過(guò)對(duì)特定環(huán)境下的信號(hào)衰落特征值進(jìn)行處理實(shí)現(xiàn)的。系統(tǒng)是基于的室

10、內(nèi)無(wú)線射頻定位系統(tǒng)，屬于采用經(jīng)驗(yàn)測(cè)試和信號(hào)傳播模型相結(jié)合的場(chǎng)景法定位系統(tǒng)。系統(tǒng)把信號(hào)強(qiáng)度作為估算射頻發(fā)射器與接收器間距的依據(jù)，建立射頻信號(hào)的傳輸信道模型，確定信號(hào)衰減與發(fā)射器、接收器間墻壁數(shù)量的關(guān)系，從而得到給定位置接收器最優(yōu)的距離估算參數(shù)。該系統(tǒng)事先在建筑物內(nèi)部固定有三個(gè)位置已知的基站，待定位置的移動(dòng)點(diǎn)通過(guò)兩個(gè)步驟獲取位置。首先是一個(gè)離線的數(shù)據(jù)收集的過(guò)程，由各移動(dòng)節(jié)點(diǎn)發(fā)送廣播報(bào)文，基站的接收器根據(jù)信號(hào)強(qiáng)度確定移動(dòng)節(jié)點(diǎn)的位置，并將此位置存入一個(gè)場(chǎng)景位置的表結(jié)構(gòu)中。第二個(gè)步驟是在線數(shù)據(jù)處理過(guò)程，移動(dòng)節(jié)點(diǎn)定期發(fā)送廣播報(bào)文，基站節(jié)點(diǎn)查表，根據(jù)接收信號(hào)的強(qiáng)度找出最為接近的位置作為節(jié)點(diǎn)當(dāng)前的位置。系統(tǒng)的

11、主要優(yōu)點(diǎn)在于易于安裝、需要很少基站，采用無(wú)線網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。但是，其依賴于無(wú)線局域網(wǎng)技術(shù)，制約了節(jié)點(diǎn)的種類、大小和電源情況。系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了大連理工大學(xué)碩士學(xué)位論文樓內(nèi)的實(shí)時(shí)定位。提出了模型替代經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)來(lái)推動(dòng)節(jié)點(diǎn)位置的方法并做了初步嘗試。（）系統(tǒng)】標(biāo)簽的硬件有處理器、在的射頻收發(fā)器和轉(zhuǎn)換器構(gòu)成。該系統(tǒng)基于射頻接收信號(hào)強(qiáng)度（）分析的三維位置感知方法，實(shí)現(xiàn)小范圍的定位。系統(tǒng)中硬件標(biāo)簽網(wǎng)絡(luò)狀分布，無(wú)需中央控制單元，通過(guò)標(biāo)簽測(cè)試到的信號(hào)強(qiáng)弱來(lái)表征標(biāo)簽之間的幾何距離。但是，完整的系統(tǒng)到目前為止還沒(méi)有建成。（）系統(tǒng)】系統(tǒng)和智能機(jī)器人導(dǎo)航領(lǐng)域都有使用技術(shù)確定目標(biāo)方向和位置的技術(shù)，但它們大都使用了高能耗的天線陣列測(cè)量信號(hào)

12、方向，不適用于低功耗的領(lǐng)域。針對(duì)這個(gè)問(wèn)題，提出了一種融合和信號(hào)到達(dá)相位差的硬件解決方案一，其原型系統(tǒng)可在。角內(nèi)以。的誤差確定接收信號(hào)方向。系統(tǒng)是麻省理工學(xué)院的項(xiàng)目的一部分，用來(lái)確定移動(dòng)或靜止節(jié)點(diǎn)在大樓內(nèi)的具體所在房間位置。該定位系統(tǒng)利用射頻信號(hào)與超聲波信號(hào)到達(dá)時(shí)間間隔和各自的傳播速度，計(jì)算出未知位置節(jié)點(diǎn)到已知位置節(jié)點(diǎn)的距離。然后通過(guò)比較到各個(gè)臨近信標(biāo)節(jié)點(diǎn)的距離，選擇出離自己最近的信標(biāo)節(jié)點(diǎn)，從該信標(biāo)節(jié)點(diǎn)廣播的信息中取得自身所在的房間位置。）室內(nèi)定位系統(tǒng)】系統(tǒng)是最早的室內(nèi)定位跟蹤系統(tǒng)之一。它采用了紅外線技術(shù)實(shí)現(xiàn)室內(nèi)定位，屬于無(wú)線小區(qū)監(jiān)視接入的相鄰法定位系統(tǒng)。每個(gè)待定位的物體使用紅外發(fā)射機(jī)定期發(fā)送自

13、身唯一的識(shí)別碼。同時(shí)，在定位區(qū)域的每一個(gè)房間里固定放置紅外接收機(jī)，用于提取紅外信號(hào)攜帶的數(shù)據(jù)，并通過(guò)有線網(wǎng)絡(luò)上報(bào)給控制中心數(shù)據(jù)庫(kù)。墻壁對(duì)紅外線的屏蔽作用，確保接收機(jī)只能接受到同一房間中的標(biāo)識(shí)信號(hào)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)運(yùn)動(dòng)物體的準(zhǔn)確定位。系統(tǒng)的不足之處在于：使用有線網(wǎng)絡(luò)的代價(jià)較大，在一定程度上限制了系統(tǒng)容量的擴(kuò)充；由于紅外信號(hào)的直線視距和傳輸距離較短，房間中存在著一些死角，而紅外接收機(jī)不能檢測(cè)到；使用相鄰法定位，位置信息不夠精確。（）系統(tǒng)傳感器網(wǎng)絡(luò)中的傳感器受環(huán)境噪聲和其他因素的影響，采集到的數(shù)據(jù)會(huì)有誤差，有時(shí)誤差非常嚴(yán)重，這樣的數(shù)據(jù)需要直接剔出。剔出這種數(shù)據(jù)可以通過(guò)歷史數(shù)據(jù)的分析，基于，技術(shù)的室內(nèi)定位系

14、統(tǒng)研究與實(shí)現(xiàn)或者通過(guò)相鄰的傳感器采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行判決。這就需要采用多傳感器融合技術(shù)，使用空間相關(guān)性，融合后的二進(jìn)制測(cè)量值提供更加精確的信息。等人使用傳感器節(jié)點(diǎn)，使用無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)跟蹤未知數(shù)目的目標(biāo)。每個(gè)節(jié)點(diǎn)通過(guò)二進(jìn)制值來(lái)報(bào)告目標(biāo)是否靠近傳感器。由于目標(biāo)的個(gè)數(shù)和初始位置是未知的，對(duì)于粗粒度測(cè)量的系統(tǒng)，從二進(jìn)制值完成跟蹤的任務(wù)是非常困難的。該實(shí)驗(yàn)使用多傳感器融合算法，使用空間相關(guān)性，融合后的二進(jìn)制測(cè)量值提供更加精細(xì)的位置信息。融合后的數(shù)據(jù)通過(guò)數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)的馬爾可夫蒙特卡羅算法（）跟蹤未知個(gè)數(shù)的目標(biāo)。在節(jié)點(diǎn)的大規(guī)模跟蹤實(shí)驗(yàn)中，該算法成功地實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)跟蹤戶外未知數(shù)目的移動(dòng)目標(biāo)。該實(shí)驗(yàn)可能是無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)一次

15、最大規(guī)模的多目標(biāo)跟蹤組網(wǎng)演示。無(wú)線定位算法節(jié)點(diǎn)定位算法是無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的重要技術(shù)之一，在無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)部分應(yīng)用中是不可或缺的。根據(jù)具體的定位機(jī)制，可以將現(xiàn)有的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)定位方法分為兩類：基于測(cè)距的方法和不基于測(cè)距的方法【。基于測(cè)距的定位機(jī)制需要測(cè)量未知節(jié)點(diǎn)與錨節(jié)點(diǎn)之間的距離或者角度信息，然后使用三邊測(cè)量法、三角測(cè)量法或最大似然估計(jì)法計(jì)算未知節(jié)點(diǎn)的位置。而不基于測(cè)距的定位機(jī)制無(wú)需距離或角度信息，或者不用直接測(cè)量這些信息，僅根據(jù)網(wǎng)絡(luò)的連通性等信息實(shí)現(xiàn)節(jié)點(diǎn)的定位?；跍y(cè)距的定位技術(shù)基于測(cè)距（）的技術(shù)，通過(guò)測(cè)量和估計(jì)節(jié)點(diǎn)之間的距離，根據(jù)幾何關(guān)系計(jì)算出節(jié)點(diǎn)之間的位置。通常采用以下方法。（）信號(hào)強(qiáng)度（

16、）測(cè)距法】已知發(fā)射功率，在接收節(jié)點(diǎn)測(cè)量接收功率，計(jì)算傳播損耗，使用理論或經(jīng)驗(yàn)的信號(hào)傳播模型將傳播損耗轉(zhuǎn)化為距離。例如，在自由空間中，距發(fā)射機(jī)處的天線接收到的信號(hào)強(qiáng)度由下面的公式給出：（），。，名（萬(wàn)）（）其中，為發(fā)射機(jī)功率；）是在距離處的接收功率；。、，分別是發(fā)射天線和接收天線的增益；是距離，單位為米；為與傳播無(wú)關(guān)的系統(tǒng)損耗因子；五是波長(zhǎng)，單位為米。由公式可知，在自由空間中，接收機(jī)功率隨發(fā)射機(jī)與接收機(jī)距離的平方衰減。這樣，通過(guò)測(cè)量接收信號(hào)的強(qiáng)度，再利用公式就能計(jì)算出收發(fā)節(jié)點(diǎn)間的大概距離。大連理工大學(xué)碩士學(xué)位論文得到錨節(jié)點(diǎn)與未知節(jié)點(diǎn)之間的距離信息后，采用三邊測(cè)量法或最大似然估計(jì)法可計(jì)算出未知節(jié)點(diǎn)

17、的位置。然而，公式只是電磁波在理想的自由空間中傳播的數(shù)學(xué)模型，實(shí)際應(yīng)用中的情況要復(fù)雜的多，尤其是在分布密集的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中。反射、多徑傳播、非視距（）、天線增益等問(wèn)題都會(huì)對(duì)相同距離產(chǎn)生顯著不同的傳播損耗。因此這種方法的主要誤差來(lái)源是環(huán)境影響所造成的信號(hào)傳播模型的復(fù)雜性。信號(hào)強(qiáng)度測(cè)距法通常屬于一種粗糙的測(cè)距技術(shù)。（）到達(dá)時(shí)間測(cè)距法（）到達(dá)時(shí)（）【】技術(shù)通過(guò)測(cè)量信號(hào)傳播時(shí)間來(lái)測(cè)量距離。在方法中，若電波從錨節(jié)點(diǎn)到未知節(jié)點(diǎn)的傳播時(shí)間為，電波傳播速度為，則錨節(jié)點(diǎn)到未知節(jié)點(diǎn)的距離為。要求接收信號(hào)的錨節(jié)點(diǎn)或未知節(jié)點(diǎn)知道信號(hào)開(kāi)始傳輸?shù)臅r(shí)刻，并要求節(jié)點(diǎn)有非常精確的時(shí)鐘。使用技術(shù)比較典型的定位系統(tǒng)是，系統(tǒng)需要昂

18、貴高能耗的電子設(shè)備來(lái)精確同步衛(wèi)星時(shí)鐘。在無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中，節(jié)點(diǎn)間的距離較小，采用測(cè)距難度較大同時(shí)節(jié)點(diǎn)硬件尺寸、價(jià)格和功耗的限制也決定了技術(shù)對(duì)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)是不可行的。誓）時(shí)間差定位法（）時(shí)間差測(cè)距（）】是通過(guò)計(jì)算兩種不同無(wú)線信號(hào)（常使用無(wú)線電信號(hào)和超聲波信號(hào)到達(dá)未知節(jié)點(diǎn)的時(shí)間差，再根據(jù)兩種信號(hào)傳播速度來(lái)計(jì)算得到未知節(jié)點(diǎn)與錨節(jié)點(diǎn)之間的距離。定位與測(cè)距不同，定位計(jì)算兩個(gè)錨節(jié)點(diǎn)信號(hào)到達(dá)未知節(jié)點(diǎn)的時(shí)間差，將其轉(zhuǎn)換成到兩個(gè)錨節(jié)點(diǎn)的距離之差，未知節(jié)點(diǎn)通過(guò)到多組錨節(jié)點(diǎn)的距離之差得出自身的位置。在二維平面上的，雙曲線的幾何意義是到兩個(gè)定點(diǎn)的距離之差為一個(gè)常數(shù)的所有點(diǎn)的集合，兩個(gè)定點(diǎn)稱作焦點(diǎn)。因此定位在二維平面

19、上的幾何意義為：得到未知節(jié)點(diǎn)與兩個(gè)錨節(jié)點(diǎn)的距離之差，即可知未知節(jié)點(diǎn)定位于以兩個(gè)錨節(jié)點(diǎn)為焦點(diǎn)的雙曲線方程上，通過(guò)測(cè)量得到未知節(jié)點(diǎn)所屬的兩個(gè)以上雙曲線方程時(shí)，這些雙曲線唯一的交點(diǎn)即為未知節(jié)點(diǎn)的位置。由于這種方法不是采用到達(dá)的絕對(duì)時(shí)間來(lái)確定節(jié)點(diǎn)的位置，降低了對(duì)時(shí)間同步的要求，但是仍然需要較精確的計(jì)時(shí)功能，同時(shí)由于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)具有分布密集和無(wú)線通信范圍小的特點(diǎn)，這種方法實(shí)現(xiàn)起來(lái)難度較大。（）到達(dá)角定位法（）基于技術(shù)的室內(nèi)定位系統(tǒng)研究與實(shí)現(xiàn)到達(dá)角（）定位法通過(guò)陣列天線或多個(gè)接收器結(jié)合來(lái)得到相鄰節(jié)點(diǎn)發(fā)送信號(hào)的方向，從而構(gòu)成一根從接收機(jī)到發(fā)射機(jī)的方位線。兩根方位線的交點(diǎn)即為未知節(jié)點(diǎn)的位置。圖所示為定位法示

20、意圖，未知節(jié)點(diǎn)得到與錨節(jié)點(diǎn)和所構(gòu)成的角度之后就可以確定自身位置。另外，信息還可以與、信息一起使用成為混合定位法。采用混合定位法或者可以實(shí)現(xiàn)更高的精確度，減小誤差，或者可以降低對(duì)某一種測(cè)量參數(shù)數(shù)量的需求。定位法的硬件系統(tǒng)設(shè)備復(fù)雜，并且需要兩節(jié)點(diǎn)之間存在視距，）傳輸，因此不適合用于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的定位。無(wú)需測(cè)距的定位技術(shù)無(wú)需測(cè)距（）的算法不需要知道未知節(jié)點(diǎn)到錨節(jié)點(diǎn)的距離或者不需要直接測(cè)量此距離，而是僅根據(jù)網(wǎng)絡(luò)的連通性確定網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)之間的跳數(shù)，同時(shí)根據(jù)已知位置參考節(jié)點(diǎn)的位置等信息估計(jì)出每一跳的大致距離，然后估計(jì)出節(jié)點(diǎn)在網(wǎng)絡(luò)中的位置。（）質(zhì)心法質(zhì)心（）法【是南加州大學(xué)等學(xué)者提出的一種僅基于網(wǎng)絡(luò)連通性的

21、室外定位算法。該算法的中心思想是：未知節(jié)點(diǎn)以所有在其通信范圍內(nèi)的錨節(jié)點(diǎn)的幾何質(zhì)心作為自己的估計(jì)位置。具體過(guò)程為：錨節(jié)點(diǎn)每隔一段時(shí)間向鄰居節(jié)點(diǎn)廣播一個(gè)信標(biāo)信號(hào)，信號(hào)中包含有錨節(jié)點(diǎn)自身的和位置信息。當(dāng)未知節(jié)點(diǎn)在一段偵聽(tīng)時(shí)間內(nèi)接收到來(lái)自錨節(jié)點(diǎn)的信標(biāo)信號(hào)數(shù)量超過(guò)某一個(gè)預(yù)設(shè)的門(mén)限后，該節(jié)點(diǎn)認(rèn)為與此錨節(jié)點(diǎn)連通，并將自身位置確定為所有與之連通的錨節(jié)點(diǎn)所組成的多邊形的質(zhì)心。質(zhì)心定位算法的最大優(yōu)點(diǎn)是它非常簡(jiǎn)單，計(jì)算量小，完全基于網(wǎng)絡(luò)的連通性，但是需要較多的錨節(jié)點(diǎn)。大連理工大學(xué)碩士學(xué)位論文（）算法算法【】是由和等人提出的。定位算法的原理與經(jīng)典的距離矢量路由算法比較相似。在算法中，錨節(jié)點(diǎn)向網(wǎng)絡(luò)廣播一個(gè)信標(biāo)，信標(biāo)中包

22、含有此錨節(jié)點(diǎn)的位置信息和一個(gè)初始值為的表示跳數(shù)的參數(shù)。此信標(biāo)在網(wǎng)絡(luò)中被以泛洪的方式傳播出去，信標(biāo)每次被轉(zhuǎn)發(fā)時(shí)跳數(shù)都增加。接收節(jié)點(diǎn)在它收到的關(guān)于某一個(gè)錨節(jié)點(diǎn)的所有信標(biāo)中保存具有最小跳數(shù)值的信標(biāo)，丟棄具有較大跳數(shù)值的同一錨節(jié)點(diǎn)的信標(biāo)。通過(guò)這一機(jī)制，網(wǎng)絡(luò)中所有節(jié)點(diǎn)（包括其他錨節(jié)點(diǎn)）都獲得了到每一個(gè)錨節(jié)點(diǎn)的最小跳數(shù)值。為了將跳數(shù)值轉(zhuǎn)換成物理距離，系統(tǒng)需要估計(jì)網(wǎng)絡(luò)中平均每跳的距離。錨節(jié)點(diǎn)具有到網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部其他錨節(jié)點(diǎn)的跳數(shù)值以及這些錨節(jié)點(diǎn)的位置信息，因此錨節(jié)點(diǎn)可以通過(guò)計(jì)算得到距其他錨節(jié)點(diǎn)的實(shí)際距離。經(jīng)過(guò)計(jì)算，一個(gè)錨節(jié)點(diǎn)得到網(wǎng)絡(luò)的平均每跳距離，并將此估計(jì)值廣播到網(wǎng)絡(luò)中，稱作校正值，任何節(jié)點(diǎn)一旦接收到此校正值，就

23、可以估計(jì)自己到這個(gè)錨節(jié)點(diǎn)的距離。如果一個(gè)節(jié)點(diǎn)能夠獲得到個(gè)以上錨節(jié)點(diǎn)的估計(jì)距離，它就可以利用三邊法估計(jì)其自身的位置。算法與基于測(cè)距算法具有相似之處，就是都需要獲得未知節(jié)點(diǎn)到錨節(jié)點(diǎn)的距離，但是獲得距離的方法是通過(guò)網(wǎng)絡(luò)中拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)信息的計(jì)算而不是通過(guò)無(wú)線電波信號(hào)的測(cè)量。在基于測(cè)距的方法中，未知節(jié)點(diǎn)只能獲得到自己射頻覆蓋范圍內(nèi)的錨節(jié)點(diǎn)的距離，而算法可以獲得到未知節(jié)點(diǎn)無(wú)線射程以外的錨節(jié)點(diǎn)的距離，這樣就可以獲得更多的有用數(shù)據(jù)，提高定位精度。（）不定型算法不定型（）【，定位算法與算法類似。首先，采用與算法類似的方法獲得距錨節(jié)點(diǎn)的跳數(shù)，稱為梯度值。未知節(jié)點(diǎn)收集鄰居節(jié)點(diǎn)的梯度值，計(jì)算關(guān)于某個(gè)錨節(jié)點(diǎn)的局部梯度平均值

24、。與算法不同的是：算法假定預(yù)先知道網(wǎng)絡(luò)的密度，然后離線計(jì)算網(wǎng)絡(luò)的平均每跳距離，最后當(dāng)獲得個(gè)或更多錨節(jié)點(diǎn)的梯度值后，未知節(jié)點(diǎn)計(jì)算與每個(gè)錨節(jié)點(diǎn)的距離，并使用三邊測(cè)量法和最大似然估計(jì)法估算自身位置。（）算法在近似三角形內(nèi)點(diǎn)測(cè)試法（，算法【，中，一個(gè)未知節(jié)點(diǎn)從它所有能夠與之通信的錨節(jié)點(diǎn)中選擇個(gè)節(jié)點(diǎn)，測(cè)試它自身是在這個(gè)錨節(jié)點(diǎn)所組成的三角形內(nèi)部還是在其外部；然后再選擇另外個(gè)錨節(jié)點(diǎn)進(jìn)行同樣的測(cè)試，直到窮盡所有的組合或者達(dá)到所需的精度。如果未知節(jié)點(diǎn)在某三角形內(nèi)部，稱此基于技術(shù)的室內(nèi)定位系統(tǒng)研究與實(shí)現(xiàn)三角形包含未知節(jié)點(diǎn)；最后，未知節(jié)點(diǎn)將包含自己的所有三角形的相交區(qū)域的質(zhì)心作為自己的估計(jì)位置。算法在不規(guī)則傳播信號(hào)

25、模式和節(jié)點(diǎn)隨機(jī)部署的條件下，通信開(kāi)銷小，精度較高，適合跟蹤等應(yīng)用。但是，算法需要足夠的三角形才能夠達(dá)到精確要求，這就需要在通信范圍內(nèi)有足夠的參考節(jié)點(diǎn)。定位技術(shù)研究現(xiàn)狀和發(fā)展伴隨著技術(shù)的出現(xiàn)，基于技術(shù)的定位研究也隨之展開(kāi)。國(guó)內(nèi)外許多公司和研究機(jī)構(gòu)展開(kāi)了基于技術(shù)的無(wú)線定位技術(shù)研究?？傮w而言，基于的無(wú)線定位問(wèn)題的研究在國(guó)內(nèi)才剛剛起步，主要還處于利用國(guó)外芯片應(yīng)用開(kāi)發(fā)上面。國(guó)外在硬件芯片、協(xié)議棧、軟件配套、定位算法理論研究上都實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)品化。不過(guò)在實(shí)際應(yīng)用中，因各種外部環(huán)境的限制，許多算法存在有待改進(jìn)的方面。年第一季度，各大芯片制造商紛紛推出了符合標(biāo)準(zhǔn)的收發(fā)模塊和通信套件，但是目前只有個(gè)原始設(shè)備生產(chǎn)商（）

26、的套件符合聯(lián)盟規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)。這四家公司分別是挪威的（和等）、美國(guó)公（）、美國(guó)公司（）、美國(guó)公司（）。個(gè)公司的芯片功能都各有其特點(diǎn)，適合于不同的應(yīng)用場(chǎng)合。其中主流的芯片為公司的芯片和，以及公司的芯片?；诩夹g(shù)的定位系統(tǒng)也以這些芯片為核心器件。年月，德州儀器（）宣布推出業(yè)界首款帶硬件定位引擎的片上系統(tǒng)（）解決方案，該芯片的出現(xiàn)實(shí)現(xiàn)了定位技術(shù)的飛躍，即將定位算法用硬件實(shí)現(xiàn)【?；谏唐坊亩ㄎ幌到y(tǒng)大量涌現(xiàn)。國(guó)內(nèi)如成都無(wú)線龍、深圳旭昂科技等公司也推出了自己成熟的定位解決方案?？傮w而言，目前存在兩種定位解決方案。（）基于片上系統(tǒng)的單芯片定位方案在基礎(chǔ)之上增加了基于的硬件定位引擎【，】，通過(guò)輸入環(huán)境信息以及參

27、考節(jié)點(diǎn)的坐標(biāo)信息，即可輸出未知節(jié)點(diǎn)的坐標(biāo)，在典型應(yīng)用中可以實(shí)現(xiàn)的精確定位。但由于其定位算法由硬件物理完成，導(dǎo)致基于的定位系統(tǒng)靈活性較差。（）（）定位算法利用實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)的信息傳輸，將定位方法嵌入芯片內(nèi)部或在上位機(jī)集中處理，其定位算法可以靈活選擇，本文就是使用芯片進(jìn)行定位實(shí)現(xiàn)的。大連理工大學(xué)碩士學(xué)位論文論文研究思路與內(nèi)容安排本文主要研究基于網(wǎng)絡(luò)的室內(nèi)無(wú)線定位技術(shù)及定位跟蹤系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)。論文通過(guò)對(duì)目前各種無(wú)線定位技術(shù)的分析研究，借鑒了無(wú)線局域網(wǎng)的經(jīng)典定位技術(shù)，利用和值進(jìn)行定位，實(shí)現(xiàn)了一個(gè)定位跟蹤系統(tǒng)。本文主要通過(guò)對(duì)大量實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)的分析，總結(jié)信號(hào)傳輸規(guī)律，以建立適合實(shí)際應(yīng)用的定位模型。全文共分為六個(gè)部

28、分。具體章節(jié)內(nèi)容安排如下：第章緒論首先闡述了課題的研究背景，介紹了當(dāng)前較實(shí)用的室內(nèi)無(wú)線定位系統(tǒng)。對(duì)無(wú)線定位算法進(jìn)行了簡(jiǎn)單的說(shuō)明，探討了技術(shù)的研究現(xiàn)狀和發(fā)展，最后總結(jié)了本文的主要工作和論文的框架結(jié)構(gòu)。第章技術(shù)和協(xié)議棧從網(wǎng)絡(luò)組成和協(xié)議結(jié)構(gòu)兩個(gè)方面入手，對(duì)協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了概述，并從應(yīng)用的角度討論了技術(shù)的優(yōu)越性。對(duì)協(xié)議棧進(jìn)行了詳細(xì)的介紹，總結(jié)了理解協(xié)議棧的幾個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)。給出了利用協(xié)議棧進(jìn)行應(yīng)用開(kāi)發(fā)的步驟。第章實(shí)用室內(nèi)定位方法研究對(duì)各種較實(shí)用的定位算法進(jìn)行了研究，通過(guò)實(shí)驗(yàn)，獲取了大量的測(cè)試數(shù)據(jù)?？偨Y(jié)了幾種實(shí)用算法的優(yōu)缺點(diǎn)。提出了自己的定位實(shí)現(xiàn)方案。第章基于網(wǎng)絡(luò)的定位系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了一個(gè)無(wú)線傳感器定位系統(tǒng)，包括

29、硬件平臺(tái)、以協(xié)議棧為基礎(chǔ)的定位節(jié)點(diǎn)程序和監(jiān)測(cè)軟件三部分。第章定位系統(tǒng)功能測(cè)試對(duì)定位系統(tǒng)進(jìn)行了實(shí)際測(cè)試，總結(jié)優(yōu)缺點(diǎn)。給出了進(jìn)一步完善功能的方法。并指出了可以進(jìn)一步研究的方向。總結(jié)最后對(duì)論文進(jìn)行了總結(jié)和展望。在該部分中對(duì)自己的工作進(jìn)行了總結(jié)，并針對(duì)論文尚未解決的問(wèn)題給出了改進(jìn)建議。塋上！業(yè)竺堡查塑蘭塑星！墨竺堡壘蘭至坐技術(shù)和協(xié)議棧技術(shù)基礎(chǔ)知識(shí)發(fā)展概述近十年來(lái)，隨著半導(dǎo)體按術(shù)和無(wú)線通信技術(shù)的不斷發(fā)展，陸續(xù)出現(xiàn)了多種新的短距離無(wú)線通信技術(shù)。為了滿足對(duì)低功率，低價(jià)格無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的需求，年月，標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì)正式批準(zhǔn)成立作組，其目標(biāo)是：在廉價(jià)的、倒定或便攜的、移動(dòng)的裝置中，提出一個(gè)具有超低復(fù)雜度、超低價(jià)格、超低功耗

30、、超低數(shù)據(jù)傳輸率的無(wú)線接人標(biāo)準(zhǔn)。也就是要開(kāi)發(fā)一種低速率的（，囂）標(biāo)準(zhǔn)。曰；：目與其他無(wú)線標(biāo)準(zhǔn)的對(duì)比年，英匡公司、日本二菱電氣公司、美囤摩托羅拉公司以及荷蘭飛利浦等公司茫同宣布組成技術(shù)聯(lián)盟，共同研究開(kāi)發(fā)技術(shù)。年月，正式發(fā)布了該項(xiàng)技術(shù)的物理層，層所采用的標(biāo)準(zhǔn)脅議即協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)，作為技術(shù)物理層和媒體接入層的標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議；年月，鞋盟在協(xié)議基礎(chǔ)上，止式發(fā)布了完整的標(biāo)準(zhǔn)。年發(fā)布了阱議標(biāo)準(zhǔn)修版。妒，大連理工大學(xué)碩士學(xué)位論文從與其他無(wú)線標(biāo)準(zhǔn)的對(duì)比圖中，可以看到技術(shù)在無(wú)線標(biāo)準(zhǔn)體系中的位置。技術(shù)特點(diǎn)委員會(huì)制定了三種不同的（）標(biāo)準(zhǔn)，區(qū)別在于通信速率、能力等。標(biāo)準(zhǔn)即藍(lán)牙技術(shù)，具有中等速率，適合于從蜂窩電話到的通信，其機(jī)制適合

31、于話音業(yè)務(wù)。標(biāo)準(zhǔn)是高速率的標(biāo)準(zhǔn)，適合于多媒體應(yīng)用，有較高的保證。標(biāo)準(zhǔn)也就是技術(shù)，目標(biāo)市場(chǎng)是工業(yè)、家庭以及醫(yī)學(xué)等需要低功耗、低成本無(wú)線通信的應(yīng)用，對(duì)數(shù)據(jù)速率和的要求不高。的主要技術(shù)特征如表所示。表的主要技術(shù)特征特性頻段取值狀態(tài)數(shù)據(jù)速率調(diào)制方式擴(kuò)頻方式通信范圍通信延時(shí)信道數(shù)目尋址方式信道接入網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涔臓顟B(tài)模式和：直接序列擴(kuò)頻：地址，網(wǎng)絡(luò)地址和時(shí)隙化的星形、樹(shù)狀、網(wǎng)狀極低激活休眠選擇技術(shù)進(jìn)行項(xiàng)目開(kāi)發(fā)，是基于其具有的諸多性能優(yōu)點(diǎn)。具體來(lái)講，可總結(jié)如下【】：基于技術(shù)的室內(nèi)定位系統(tǒng)研究與實(shí)現(xiàn)（）數(shù)據(jù)傳輸速率低。技術(shù)的最大傳輸速率只有，專注于低速率傳輸應(yīng)用。（）設(shè)備省電，功耗極低。技術(shù)采用了多種節(jié)電的工作

32、模式，可以確保兩節(jié)五號(hào)電池支持長(zhǎng)達(dá)個(gè)月到年左右的使用時(shí)間。（）通信可靠性高，數(shù)據(jù)安全。采用了（）的避免碰撞機(jī)制，同時(shí)為需要固定帶寬的通信業(yè)務(wù)預(yù)留了專用時(shí)隙，避免了發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)的競(jìng)爭(zhēng)和沖突；層采用了完全確認(rèn)的數(shù)據(jù)傳輸機(jī)制，每個(gè)發(fā)送的數(shù)據(jù)包都必須等待接收方的確認(rèn)信息，因此通信可靠性高。提供了數(shù)據(jù)完整性檢查和鑒權(quán)功能，加密算法采用，同時(shí)協(xié)議棧的各層可以靈活確定其安全屬性。（）網(wǎng)絡(luò)的自組織、自愈能力強(qiáng)。網(wǎng)絡(luò)無(wú)需人工干預(yù)，網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)能夠感知其它節(jié)點(diǎn)的存在，并確定連接關(guān)系，構(gòu)成結(jié)構(gòu)化的網(wǎng)絡(luò)。網(wǎng)絡(luò)增加或者刪除個(gè)節(jié)點(diǎn)、節(jié)點(diǎn)位置發(fā)生變動(dòng)、節(jié)點(diǎn)發(fā)生故障等，網(wǎng)絡(luò)都能夠自我修復(fù)，并對(duì)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)進(jìn)行相應(yīng)地調(diào)整，無(wú)需人工干

33、預(yù)，保證整個(gè)系統(tǒng)仍然能正常工作。（）時(shí)延短，設(shè)備接入網(wǎng)絡(luò)快。通常時(shí)延都在到之間，因此設(shè)備接入網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)傳送的延時(shí)時(shí)間很短，適合實(shí)時(shí)的監(jiān)測(cè)和控制應(yīng)用。（）成本低廉，工作頻段靈活。設(shè)備的復(fù)雜程度低，且協(xié)議是免專利費(fèi)的，可以有效地降低設(shè)備成本。的工作頻段靈活，使用的頻段分別為（全球）、（歐洲）及（美國(guó)），均為免執(zhí)照頻段。（）網(wǎng)絡(luò)容量大。每個(gè)網(wǎng)絡(luò)最多可支持個(gè)節(jié)點(diǎn)，也就是說(shuō)每個(gè)節(jié)點(diǎn)可以與數(shù)萬(wàn)節(jié)點(diǎn)相連接，可以說(shuō)網(wǎng)絡(luò)容量極其龐大，尤其適用大規(guī)模無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)。協(xié)議棧和協(xié)議棧概述協(xié)議棧是一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、低成本、低功耗的無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)，它的存在使得無(wú)線連接在低功耗和低數(shù)據(jù)吞吐量的應(yīng)用中成為可能。為了滿足這些需求，作

34、組為專定了物理層和子層的標(biāo)準(zhǔn)。它具備以下主要特征【】：（）實(shí)現(xiàn)、四種不同的傳輸標(biāo)準(zhǔn)。（）支持星型和點(diǎn)到點(diǎn)兩種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。（）在網(wǎng)絡(luò)中采取兩種地址方式：位地址和位地址。其中位地址是由協(xié)調(diào)器分配的，位地址是全球唯一的擴(kuò)展地址。大連理工大學(xué)碩士學(xué)位論文（）采用可選的時(shí)槽保障（，）機(jī)制。（）采用帶沖突避免的載波偵聽(tīng)多路訪（，）的信道訪問(wèn)機(jī)制。（）支持機(jī)制以及保證可靠傳輸。（）低功耗機(jī)制。（）信道能量檢測(cè)（，）。（）鏈路質(zhì)量指示（，）。（）工作在頻段上，其中在波段上有個(gè)信道，在頻段上有個(gè)信道，在上有個(gè)信道。（）數(shù)據(jù)安全策略。網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧基于開(kāi)放系統(tǒng)互連模型（）【，如圖所示，每一層都實(shí)現(xiàn)一部分通信功能，并向高

35、層提供服務(wù)。高層協(xié)議令善一拿蝴供”?！焙痢?？“?！耙弧?、：蝴薯士士一?！币?。私。臻瓿砧。菇缸蠢矗一缸螗。張采磊娩矗井。鬣圖協(xié)議棧架構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)只定義了層和數(shù)據(jù)鏈路層的子層。層由射頻收發(fā)器以及底層的控制模塊構(gòu)成。物理層的特性是激活和關(guān)閉無(wú)線收發(fā)器、能量檢測(cè)、鏈路質(zhì)量指示、空閑信道評(píng)估、通過(guò)物理媒介接收和發(fā)送分組數(shù)據(jù)。子層為高層訪問(wèn)物理信道提供點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信的服務(wù)接口。它的功能是進(jìn)行信標(biāo)管理、信道介入、保證時(shí)基于技術(shù)的室內(nèi)定位系統(tǒng)研究與實(shí)現(xiàn)隙（）管理、幀確認(rèn)、應(yīng)答幀傳送、連接和斷開(kāi)連接。此外，層為實(shí)現(xiàn)適當(dāng)?shù)陌踩珯C(jī)制應(yīng)用提供些方法。在子層之上的高層包括網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層，對(duì)于不同的高層協(xié)議，也可以通過(guò)邏輯鏈路控制

36、子層（，）以及特定服務(wù)聚合子層（，）來(lái)訪問(wèn)子層。協(xié)議棧概述技術(shù)作為一種新興的低速率短距離無(wú)線通信技術(shù)，也是聯(lián)盟（）所主導(dǎo)的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。完整的協(xié)議棧有物理層、子層、網(wǎng)絡(luò)層、應(yīng)用匯聚子層和高層應(yīng)用規(guī)范層組成。每一層為上層提供一系列特殊的服務(wù)：數(shù)據(jù)實(shí)體提供數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)，管理實(shí)體則提供所有其他的服務(wù)。所有的服務(wù)實(shí)體都通過(guò)服務(wù)接入點(diǎn)（）為上層提供一個(gè)接口，每個(gè)都支持一定數(shù)量的服務(wù)原語(yǔ)來(lái)實(shí)現(xiàn)所需的功能。協(xié)議體系架構(gòu)如圖所示。圖協(xié)議體系架構(gòu)圖聯(lián)盟大連理工大學(xué)碩士學(xué)位論文其中，標(biāo)準(zhǔn)定義了底層：物理層（，）和層。定義的層分別工作在兩個(gè)頻段上：和。其中低頻段物理層覆蓋了的歐洲頻段和的美國(guó)與澳大利亞等國(guó)

37、的頻段，高頻段則全球通用。層采用機(jī)制來(lái)控制信道接入，主要負(fù)責(zé)傳輸信標(biāo)幀，同步以及提供可信賴的傳輸機(jī)制。聯(lián)盟在此基礎(chǔ)上定義了網(wǎng)絡(luò)層（，），應(yīng)用層（，）架構(gòu)。網(wǎng)絡(luò)層的主要職責(zé)包括提供設(shè)備用來(lái)加入網(wǎng)絡(luò)和離開(kāi)網(wǎng)絡(luò)的機(jī)制，提供數(shù)據(jù)幀傳輸?shù)陌踩珯C(jī)制和路由機(jī)制。另外，發(fā)現(xiàn)并保持設(shè)備間的路由，發(fā)現(xiàn)一跳鄰居并存儲(chǔ)潛在鄰居信息也是有層完成的。協(xié)調(diào)器的層還必須負(fù)責(zé)啟動(dòng)一個(gè)新的網(wǎng)絡(luò)，給新的關(guān)聯(lián)設(shè)備分配地址等工作。應(yīng)用匯聚層將主要負(fù)責(zé)把不同的應(yīng)用映射到網(wǎng)絡(luò)上，具體而言包括：安全與鑒權(quán)、多個(gè)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)流的會(huì)聚、設(shè)備發(fā)現(xiàn)、業(yè)務(wù)發(fā)現(xiàn)。應(yīng)用層包括應(yīng)用支持子層（），設(shè)備對(duì)象（）以及用戶定義應(yīng)用對(duì)象。應(yīng)用支持子層（）負(fù)責(zé)維護(hù)設(shè)備綁定

38、表，以及傳輸在綁定的設(shè)備間傳輸數(shù)據(jù)。設(shè)備綁定表用于根據(jù)設(shè)備間提供的服務(wù)和需求來(lái)匹配設(shè)備并儲(chǔ)存相關(guān)設(shè)備信息。設(shè)備對(duì)象（）負(fù)責(zé)定義設(shè)備在網(wǎng)絡(luò)中的角色（如協(xié)調(diào)器或中斷設(shè)備），提出或響應(yīng)綁定請(qǐng)求，以及建立網(wǎng)絡(luò)設(shè)備間的安全關(guān)系。設(shè)備對(duì)象（）還要負(fù)責(zé)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的發(fā)現(xiàn)及判定對(duì)方提供服務(wù)類別。網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)的設(shè)備類型網(wǎng)絡(luò)支持定義的兩種類型的物理設(shè)備【】：全功能設(shè)備（）、精簡(jiǎn)功能設(shè)備（）。和的不同是按照節(jié)點(diǎn)的功能區(qū)分的，一個(gè)可以充當(dāng)網(wǎng)絡(luò)中的協(xié)調(diào)器和路由器，因此一個(gè)網(wǎng)絡(luò)中應(yīng)該至少含有一個(gè)。只能與主設(shè)備通信，實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，只能作為終端設(shè)備節(jié)點(diǎn)。在網(wǎng)絡(luò)中，將兩種物理設(shè)備定義成了三種邏輯設(shè)備類型：協(xié)調(diào)器、路由器、終端設(shè)備。一個(gè)

39、網(wǎng)絡(luò)包括一個(gè)協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)和多個(gè)路由器和終端設(shè)備節(jié)點(diǎn)。設(shè)備類型不會(huì)以任何方式限制可能應(yīng)用在特定設(shè)備上的應(yīng)用類型。協(xié)調(diào)器：這個(gè)設(shè)備“開(kāi)啟”一個(gè)網(wǎng)絡(luò)。它是網(wǎng)絡(luò)中的第一個(gè)設(shè)備。協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)選擇一個(gè)信道和一個(gè)網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識(shí)符（）并開(kāi)啟網(wǎng)絡(luò)?？蛇x擇地，協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)也能被用來(lái)設(shè)置網(wǎng)絡(luò)中的安全性和應(yīng)用水平的綁定。協(xié)調(diào)器的功能主要是開(kāi)啟和配置網(wǎng)絡(luò)。一旦這些完成以后，協(xié)調(diào)器與路由器的功能就一樣了（甚至可以斷開(kāi)）。由于網(wǎng)絡(luò)的分布式本質(zhì)，網(wǎng)絡(luò)的繼續(xù)運(yùn)行不依賴于協(xié)調(diào)器的存在?；诩夹g(shù)的室內(nèi)定位系統(tǒng)研究與實(shí)現(xiàn)圖協(xié)調(diào)器功能模塊示意圖圖路由器功能模塊示意圖路由器：路由器執(zhí)行的功能有）允許其他設(shè)備加入網(wǎng)絡(luò)；）多跳路由；）輔助它的電池供電的

40、子終端設(shè)備通信。一般來(lái)說(shuō)，路由器被期望能一直保持激活狀態(tài)，因此它通常是由固定電源供電的。而不能使用電池供電。路由器為它的子節(jié)點(diǎn)緩存信息，直到子節(jié)點(diǎn)被喚醒并請(qǐng)求數(shù)據(jù)。當(dāng)一個(gè)子節(jié)點(diǎn)需要發(fā)送一個(gè)信息的時(shí)候，這個(gè)子節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)大連理工大學(xué)碩士學(xué)位論文到它的父路由器。然后，路由器負(fù)責(zé)傳輸信息，執(zhí)行所有相關(guān)的重發(fā)，以及如果需要的話，等待確認(rèn)。這使得終端設(shè)備可以回到休眠狀態(tài)，從而達(dá)到省電的目的。圖終端節(jié)點(diǎn)功能模塊示意圖終端設(shè)備：終端設(shè)備對(duì)維持網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)沒(méi)有特殊的責(zé)任，因此，它可以有選擇的休眠和喚醒。終端設(shè)備僅僅周期性的向它的父節(jié)點(diǎn)發(fā)送或接受來(lái)自它的父節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)。因此終端設(shè)備能夠使用電池供電的方式工作很長(zhǎng)時(shí)間。

41、在能量管理方面，網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器與路由器需要突發(fā)的處理一些請(qǐng)求，包括入網(wǎng)、退出網(wǎng)絡(luò)以及數(shù)據(jù)中轉(zhuǎn)等功能，一般情況下，使用永久性電源；若終端節(jié)點(diǎn)在大部分的時(shí)間里都處于休眠狀態(tài)就可以采用電池供電。若對(duì)電池供電沒(méi)有要求，網(wǎng)絡(luò)中可以全部采用設(shè)備。網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)主要有三種組網(wǎng)方式【。丌，星型網(wǎng)絡(luò)，樹(shù)狀網(wǎng)絡(luò)和網(wǎng)狀型網(wǎng)絡(luò)，其拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖所示。如圖中（）所示，星型網(wǎng)絡(luò)是個(gè)輻射狀系統(tǒng)，數(shù)據(jù)和網(wǎng)絡(luò)命令都是通過(guò)中心節(jié)點(diǎn)傳輸。如果用通信模塊構(gòu)造星形網(wǎng)絡(luò)，只需要一個(gè)模塊配置成協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)，其他模塊可以配置成終端節(jié)點(diǎn)。星狀拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)最大的優(yōu)點(diǎn)就是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，這種簡(jiǎn)單帶來(lái)的是很少有上層協(xié)議需要執(zhí)行、較低的設(shè)備成本、較少的上層路由信息

42、和管理方便。中心節(jié)點(diǎn)需基于技術(shù)的室內(nèi)定位系統(tǒng)研究與實(shí)現(xiàn)要承擔(dān)更多的管理工作。由于把每個(gè)終端節(jié)點(diǎn)放在中心節(jié)點(diǎn)的通信范圍之內(nèi)，這必然會(huì)限制無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的覆蓋范圍，并且星形拓?fù)浜茈y實(shí)現(xiàn)高密度的擴(kuò)展。集中的信息涌向中心節(jié)點(diǎn)，容易造成網(wǎng)絡(luò)堵塞、丟包、性能下降等。到目前為止，星形拓?fù)涫亲畛Ｒ?jiàn)的網(wǎng)絡(luò)配置結(jié)構(gòu)，被大量的應(yīng)用在遠(yuǎn)程檢測(cè)和控制中。（）星型（）樹(shù)狀（）網(wǎng)狀協(xié)調(diào)器囝圖網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)妒樹(shù)狀拓?fù)涫嵌鄠€(gè)星形拓?fù)涞募希鐖D中的（）所示。若干個(gè)星形拓?fù)溥B接在一起，擴(kuò)展到更廣闊的區(qū)域。樹(shù)形拓?fù)涫强梢詫?shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)范圍內(nèi)“多跳”信息服務(wù)的最簡(jiǎn)單的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，樹(shù)形拓?fù)渥钪档米⒁獾牡胤骄褪撬３至诵切瓮負(fù)涞暮?jiǎn)單性：較少的上層路由信

43、息、較低的存儲(chǔ)器需求。但是樹(shù)形結(jié)構(gòu)不能很好的適應(yīng)外部的動(dòng)態(tài)環(huán)境。從圖中可以看出，信息源與目的之間，有且只有一條傳輸路徑，任何一個(gè)節(jié)點(diǎn)的中斷或故障將會(huì)使部分節(jié)點(diǎn)脫離網(wǎng)絡(luò)。樹(shù)形拓?fù)涞淖罴褢?yīng)用是在穩(wěn)定的無(wú)線電射頻環(huán)境中，也可以很好的用在一些簡(jiǎn)單的低數(shù)據(jù)量的大規(guī)模集合的應(yīng)用之中。如圖所示的（）中，網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)是一個(gè)自由設(shè)計(jì)的拓?fù)?，具有很高的適應(yīng)環(huán)境的能力。網(wǎng)絡(luò)中的每個(gè)節(jié)點(diǎn)都是一個(gè)小的路由器，都具有重新路由選擇的能力，以確保網(wǎng)絡(luò)最大限度的可靠性，可以看出網(wǎng)絡(luò)中任意兩個(gè)節(jié)點(diǎn)的通信路徑不是唯一的。網(wǎng)形拓?fù)渑c星形、樹(shù)形相比，更加復(fù)雜，其路由拓?fù)涫莿?dòng)態(tài)的，不存在一個(gè)固定的路由模式。這樣信息傳輸?shù)臅r(shí)間更加依賴瞬時(shí)網(wǎng)絡(luò)

44、連接質(zhì)量，因而難以預(yù)計(jì)。大璉理工大學(xué)碩士學(xué)位論文協(xié)議棧概述為了適應(yīng)產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的需求，德州儀器推出了一套完整的協(xié)議棧。是班技術(shù)的核心軟件，是開(kāi)發(fā)技術(shù)相關(guān)產(chǎn)品的關(guān)鍵軟件，符合曲規(guī)范的要求，并且在硬件上支持，以及平臺(tái)。協(xié)議棧一直在不斷的完善中，從最初的版本到現(xiàn)在的版本，無(wú)論從路由協(xié)議還是從地址分配模式都作了大量的改進(jìn)。本文構(gòu)建的定位系統(tǒng)是以協(xié)議棧為基礎(chǔ)的，網(wǎng)絡(luò)中按照節(jié)點(diǎn)完成的功能分為參考節(jié)點(diǎn)、定位節(jié)點(diǎn)。對(duì)協(xié)議棧的理解運(yùn)用是項(xiàng)目開(kāi)發(fā)的重點(diǎn)和難點(diǎn)之一，面對(duì)協(xié)議棧進(jìn)行了較詳細(xì)的說(shuō)明。運(yùn)行在以上的集成開(kāi)發(fā)環(huán)境，運(yùn)用編譯器，是一個(gè)與類似的，功能強(qiáng)大的編譯器開(kāi)發(fā)平臺(tái)。在該集成開(kāi)發(fā)環(huán)境中，可以看到個(gè)完整的協(xié)議棧包含

45、的功能部分組成。如圖所示。圖協(xié)議棧組成是完全符合標(biāo)準(zhǔn)的，其協(xié)議棧結(jié)構(gòu)也與出規(guī)范完全吻合。包括最上層的應(yīng)用層（），在該層內(nèi)主要完成應(yīng)用程序的設(shè)計(jì)，外部任務(wù)的調(diào)用和執(zhí)行，并可以通過(guò)函數(shù)調(diào)用下層的函數(shù)完成相應(yīng)的操作。餌層為硬件抽象層，在該層中根據(jù)用戶硬件平臺(tái)的不同，給出了各種不同的硬件資源，如按鍵、發(fā)光二極管、串口、定時(shí)器以及等各種硬件設(shè)各的功能函數(shù)定義。用戶可以通過(guò)調(diào)用它的函數(shù)實(shí)現(xiàn)應(yīng)用程序功能的外部表征。以及層主要實(shí)現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)的媒體接入控制層和網(wǎng)絡(luò)層。（）是操蘿基于技術(shù)的室內(nèi)定位系統(tǒng)研究與實(shí)現(xiàn)作系統(tǒng)抽象層，協(xié)議棧即運(yùn)行在該操作系統(tǒng)之上。是配置文件，通過(guò)對(duì)其內(nèi)部文件的修改可以設(shè)置網(wǎng)絡(luò)的信道編號(hào)和號(hào)，并

46、且最重要的一個(gè)功能是通過(guò)設(shè)置其相應(yīng)的文件包含可以預(yù)定義節(jié)點(diǎn)的邏輯類型，即協(xié)調(diào)器，路由節(jié)點(diǎn)或者是終端設(shè)備節(jié)點(diǎn)。是設(shè)備對(duì)象的簡(jiǎn)稱，在該層主要定義了網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部設(shè)備的入網(wǎng)，綁定以及設(shè)備發(fā)現(xiàn)等功能實(shí)現(xiàn)。是應(yīng)用程序的主函數(shù)，每個(gè)應(yīng)用程序都是從函數(shù)作為入口，首先是硬件初始化，存儲(chǔ)器初始化最后是操作系統(tǒng)無(wú)限循環(huán)。簡(jiǎn)單的說(shuō)，協(xié)議棧就是用戶的應(yīng)用程序、標(biāo)準(zhǔn)以及各種用戶配置結(jié)合起來(lái)的一套完整的具有堆棧格式的文件系統(tǒng)。各層之間通過(guò)各層的函數(shù)實(shí)現(xiàn)相互連接和通信，最終達(dá)到完整有效的運(yùn)行。協(xié)議棧結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，要想理解它的運(yùn)行機(jī)制，很關(guān)鍵的一點(diǎn)就是要理解的運(yùn)行機(jī)制。運(yùn)行機(jī)制（，操作系統(tǒng)抽象層）層【】是與協(xié)議棧相獨(dú)立的，但是整個(gè)協(xié)

47、議棧都要基于本操作系統(tǒng)（）才能正常運(yùn)行，或者說(shuō)協(xié)議棧運(yùn)行在本層之上。提供如下服務(wù)和管理功能：信息管理、任務(wù)同步、時(shí)間管理、任務(wù)管理、內(nèi)存管理、電源管理以及非易失存儲(chǔ)管理。圖操作系統(tǒng)任務(wù)調(diào)度流程具體來(lái)說(shuō)，是一個(gè)基于任務(wù)調(diào)度機(jī)制的操作系統(tǒng)。它是通過(guò)對(duì)任務(wù)的事件觸發(fā)來(lái)實(shí)現(xiàn)資源的調(diào)度。每個(gè)任務(wù)都包含若干個(gè)事件，每個(gè)事件都對(duì)應(yīng)一個(gè)事件號(hào)。當(dāng)一個(gè)事件產(chǎn)生時(shí)，對(duì)應(yīng)任務(wù)的就被設(shè)置為相應(yīng)的事件，這樣事件調(diào)度就會(huì)調(diào)用相應(yīng)大連理工大學(xué)碩士學(xué)位論文的任務(wù)處理程序。中的任務(wù)可以通過(guò)任務(wù)處理函數(shù)添加到系統(tǒng)中，這樣就可以實(shí)現(xiàn)多任務(wù)機(jī)制。任務(wù)調(diào)度流程如圖所示。組網(wǎng)協(xié)調(diào)器組建個(gè)域網(wǎng)（）成功后，頻繁的以廣播方式向外發(fā)送信標(biāo)幀，用

48、來(lái)表示它的存在。其它終端節(jié)點(diǎn)接收信標(biāo)幀，以完成設(shè)備發(fā)現(xiàn)任務(wù)，終端節(jié)點(diǎn)要加入該，那么只要將自己的信道以及個(gè)域網(wǎng)標(biāo)識(shí)符（）設(shè)置成與要加入網(wǎng)絡(luò)中的父節(jié)點(diǎn)的相同，并提供正確的認(rèn)證信息，即可請(qǐng)求加入（）網(wǎng)絡(luò)。此時(shí)，父節(jié)點(diǎn)要檢查自身的短地址資源，如果自身地址未滿，那么就可以為該子節(jié)點(diǎn)分配短地址，只要節(jié)點(diǎn)接收到父節(jié)點(diǎn)為之分配的位的短地址，那么在通信的過(guò)程中，將使用該地址進(jìn)行通信。如果沒(méi)有足夠的地址資源，那么節(jié)點(diǎn)將收到來(lái)自父節(jié)點(diǎn)的連接失敗響應(yīng)，此時(shí)子節(jié)點(diǎn)即可以向其他父節(jié)點(diǎn)請(qǐng)求網(wǎng)絡(luò)短地址來(lái)加入網(wǎng)絡(luò)。網(wǎng)絡(luò)層將不斷重復(fù)這個(gè)過(guò)程直到節(jié)點(diǎn)成功加入到網(wǎng)絡(luò)為止。組網(wǎng)算法流程如圖所示。在中，一個(gè)具體的應(yīng)用組網(wǎng)過(guò)程如下所述【：

49、一個(gè)作為協(xié)調(diào)器編譯的應(yīng)用將會(huì)組建一個(gè)網(wǎng)絡(luò)，該網(wǎng)絡(luò)使用中說(shuō)明的信道之一。如果它沒(méi)有定義為的話，協(xié)調(diào)器將會(huì)建立一個(gè)以為的個(gè)域網(wǎng)。如果，則基于它自身地址產(chǎn)生一個(gè)隨機(jī)的。一個(gè)作為路由器或終端編譯的應(yīng)用將會(huì)試圖加入一個(gè)網(wǎng)絡(luò)，它使用中說(shuō)明的信道之一。如果沒(méi)有被定義為，路由器將被限制僅僅加入那些被定義的。當(dāng)沒(méi)有被定義為的時(shí)候，因?yàn)橐粋€(gè)協(xié)調(diào)器和一個(gè)路由器或終端之間的行為上的差異，不可預(yù)料的結(jié)果就會(huì)產(chǎn)生。如果被定義為一個(gè)有效的、小于或等于的值，協(xié)調(diào)器將僅僅試圖用這個(gè)特殊的個(gè)域網(wǎng)建立一個(gè)網(wǎng)絡(luò)。因此，如果協(xié)調(diào)器被限制在一個(gè)信道，并且特定的個(gè)域網(wǎng)已經(jīng)在那個(gè)信道里被建立起來(lái)，新的起始協(xié)調(diào)器將會(huì)做出連續(xù)的變化直到它產(chǎn)生一

50、個(gè)唯一的個(gè)域網(wǎng)。新加入的路由器和終端將不會(huì)知道建立的“不沖突”的個(gè)域網(wǎng)值，因此僅僅會(huì)加入特定的個(gè)域網(wǎng)。當(dāng)被允許的信道屏蔽允許不止一個(gè)的信道并且由于沖突，協(xié)調(diào)器不能使用第一個(gè)信道的時(shí)候，一個(gè)相似的、有挑戰(zhàn)性的場(chǎng)景將會(huì)出現(xiàn)一在被允許的情況下，路由器和終端將會(huì)加入第一次信道掃描到的特定?；诩夹g(shù)的室內(nèi)定位系統(tǒng)研究與實(shí)現(xiàn)圖組網(wǎng)算法流程圖協(xié)議棧運(yùn)行機(jī)制一個(gè)完整的基于協(xié)議棧的應(yīng)用程序主流程圖如圖所示。由圖可以看出，在開(kāi)始運(yùn)行之前，系統(tǒng)必須完成硬件設(shè)備及內(nèi)部存儲(chǔ)器的初始化，其間要判斷大連理工大學(xué)碩士學(xué)位論文節(jié)點(diǎn)的長(zhǎng)地址，若此時(shí)長(zhǎng)地址為全，那么要往存儲(chǔ)器隨機(jī)寫(xiě)入位的長(zhǎng)地址，然后進(jìn)入操作系統(tǒng)的無(wú)限循環(huán)中。在該循

51、環(huán)中，操作系統(tǒng)不斷監(jiān)視系統(tǒng)的任務(wù)列表，根據(jù)任務(wù)的不同，操作系統(tǒng)分別做出不同的處理。因此，必須首先在任務(wù)列表中添加任務(wù)，完成任務(wù)的初始化，在事件處理的回調(diào)函數(shù)中加入相應(yīng)事件處理函數(shù)，如按鍵事件、狀態(tài)轉(zhuǎn)換事件、數(shù)據(jù)包發(fā)送確認(rèn)事件、收到數(shù)據(jù)包的指示事件等，響應(yīng)到某種事件，就轉(zhuǎn)去執(zhí)行相關(guān)的消息事件處理函數(shù)。事件的激發(fā)方法和執(zhí)行順序是值得注意的，協(xié)議棧中通常使用三種函數(shù)進(jìn)行事件激發(fā)，三種函數(shù)為、和。其中，函數(shù)（）被用來(lái)開(kāi)啟一個(gè)在毫秒后到期的時(shí)鐘，當(dāng)時(shí)鐘到期時(shí)，調(diào)用任務(wù)將獲得特定的事件，使用時(shí)需指明任務(wù)。函數(shù)（）也被用來(lái)開(kāi)啟一個(gè)在毫秒后到期的時(shí)鐘，當(dāng)時(shí)鐘到期時(shí)，調(diào)用任務(wù)將獲得特定的事件，但使用時(shí)不用指明任

52、務(wù)。函數(shù)被用來(lái)設(shè)置任務(wù)事件標(biāo)志，一旦程序執(zhí)行到此處，就轉(zhuǎn)入相應(yīng)的消息處理函數(shù)。關(guān)全部中斷電源檢查存儲(chǔ)器初始化開(kāi)發(fā)板初始化設(shè)備地址檢查全二蚤二墨否拈鏈協(xié)議棧初始化二丁初始化無(wú)限循環(huán)圖的運(yùn)行機(jī)制流程。基于技術(shù)的室內(nèi)定位系統(tǒng)研究與實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目開(kāi)發(fā)以協(xié)議棧為基礎(chǔ)進(jìn)行項(xiàng)目開(kāi)發(fā)，通常遵循一定的步驟，總結(jié)如下。（）參數(shù)配置。參數(shù)定義了一個(gè)缺省的個(gè)域網(wǎng)標(biāo)識(shí)符（），將本參數(shù)設(shè)置為介于到之間的一個(gè)十六進(jìn)制數(shù)。協(xié)調(diào)器使用這個(gè)參數(shù)作為它的，路由器和終端設(shè)備使用這個(gè)標(biāo)識(shí)符加入個(gè)域網(wǎng)。參數(shù)表示缺省信道值，對(duì)頻段而言，其值介于到之間，默認(rèn)為。上面兩個(gè)參數(shù)是新工程中通常需要配置的，沒(méi)特殊需要，其它參數(shù)一般采用默認(rèn)值即可。（）硬件

53、相關(guān)文件修改。一般來(lái)說(shuō)，不同應(yīng)用中的硬件平臺(tái)差別是很大的，根據(jù)硬件資源的不同，需要對(duì)硬件相關(guān)的文件進(jìn)行修改。通常需要修改的部分有：）在中去掉不用的硬件定義，或者添加自己新的硬件定義。例如去掉相關(guān)定義；）在中修改硬件具體的管腳、參數(shù)定義：）在中修改相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)定義。（）添加新任務(wù)。參數(shù)和硬件相關(guān)文件都調(diào)整正確以后，需要將新任務(wù)添加到系統(tǒng)中。具體而言，使用函數(shù)完成新任務(wù)的添加。函數(shù)的定義為：（任務(wù)初始化函數(shù)名，任務(wù)事件處理函數(shù)名）任務(wù)優(yōu)先級(jí)函數(shù)添加一個(gè)任務(wù)到任務(wù)列表，保證任務(wù)按優(yōu)先級(jí)排隊(duì)。函數(shù)本身不進(jìn)行具體的任務(wù)操作，只是將任務(wù)添加到列表中，以便新任務(wù)被執(zhí)行。每個(gè)任務(wù)都有一個(gè)有分配的，對(duì)任務(wù)的操作伴

54、隨著對(duì)的操作。（）應(yīng)用程序編寫(xiě)。對(duì)新工程有用的功能需要在應(yīng)用層中進(jìn)行添加。通過(guò)編寫(xiě)新任務(wù)的初始化函數(shù)和事件處理函數(shù)完成應(yīng)用程序的編寫(xiě)。（）編譯調(diào)試。編寫(xiě)完程序，對(duì)程序進(jìn)行編譯處理、可在線調(diào)試其正確性。（）下載。將調(diào)試正確滿足功能要求的函數(shù)，編譯后下載到硬件平臺(tái)（如芯片）中。建立一個(gè)基于的應(yīng)用程序可以按照上面的步驟進(jìn)行，但對(duì)具體的應(yīng)用而言，完整的應(yīng)用程序中有些功能可能是不需要的，但這些程序段會(huì)占用系統(tǒng)資源。所以，可以根據(jù)具體應(yīng)用，刪除一些項(xiàng)目不需要的代碼，以便提高程序的可讀性和運(yùn)行效率。大連理工大學(xué)碩士學(xué)位論文實(shí)用室內(nèi)定位方法研究對(duì)于基于距離的定位算法，最關(guān)鍵的一點(diǎn)就是獲得盡可能精確的節(jié)點(diǎn)間距離

55、信息。出于降低成本的考慮，希望在不增加額外硬件開(kāi)銷的情況下，盡可能高精度的獲取節(jié)點(diǎn)間距離信息。首先，來(lái)看一下節(jié)點(diǎn)定位的基本原理。節(jié)點(diǎn)定位基本原理在三維空間中，知道了個(gè)點(diǎn)到個(gè)已知參考點(diǎn)的距離，就可以確定該點(diǎn)的坐標(biāo)【，這一點(diǎn)與全球定位系統(tǒng)（）的基本原理一樣。只不過(guò)在無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中，坐標(biāo)系是二維空間也不需要時(shí)鐘同步，因此，只要知道了個(gè)節(jié)點(diǎn)到個(gè)參考節(jié)點(diǎn)的距離就可以確定節(jié)點(diǎn)的位置。假設(shè)個(gè)參考節(jié)點(diǎn)的坐標(biāo)分別為（，）、（，）、（，），待定位節(jié)點(diǎn)的坐標(biāo)是（屯，兒），該節(jié)點(diǎn)到個(gè)參考節(jié)點(diǎn)的距離分別是卜、，根據(jù)二維空間距離計(jì)算公式，可以獲得方程組。：厄而：厄而（）巧：厄而上面的公式中，毛、咒是未知量，這是非線性方

56、程組，可以采用線性化方法來(lái)求解。如果近似知道節(jié)點(diǎn)的估計(jì)位置，可以將其真實(shí)位置（毛，兒）和近似位置（袁，允）之間的偏離用位移（瓴，瓴）來(lái)標(biāo)記。將公式按泰勒級(jí)數(shù)繞近似位置展開(kāi)，那么便可將位置偏移（瓴，艦）表示為已知坐標(biāo)和距離測(cè)量值的線性函數(shù)。單一測(cè)量距離可表示為：（一屯）（乃一兒）廠（毛，兒）（）單一近似距離可表示為：，（）一克）廠（毫，允）（）如上所述，節(jié)點(diǎn)的真實(shí)位置由近似分量和增量個(gè)部分組成，即基于技術(shù)的室內(nèi)定位系統(tǒng)研究與實(shí)現(xiàn)因此，有吒毛瓴【兒，廠（毛，虬）廠（毛吒，允瓴）（）上式右邊函數(shù)用泰勒級(jí)數(shù)展開(kāi)成廠（或瓴，允瓴）廠（毛，允）塑差盟哦笪鑄導(dǎo)哦（）為消除非線性，上述展開(kāi)式中截去了階偏導(dǎo)數(shù)之

57、后的各項(xiàng)。偏導(dǎo)數(shù)經(jīng)計(jì)算如下：笪鰹塑：一絲二甌乞彭（毛，克），一允二：一一；一（）式中：板二乏廠麗。將式、式。、式帶入式中，可以得到傅一學(xué)缸半緲乃這樣就完成了對(duì)式相對(duì)于未知數(shù)瓦、蜆的線性化。將上述表達(dá)式重新安排，使己知量在左邊，未知量在右邊，得到一，：，：孕缸芝拳（）為表達(dá)方便，引進(jìn)下述新變量以簡(jiǎn)化上述公式：心爭(zhēng)一“彳、一（）大連理工大學(xué)碩士學(xué)位論文這樣，式可以表示為，：瓴瓴（）要在二維空間中確定個(gè)點(diǎn)的坐標(biāo)，必須有至少個(gè)參考節(jié)點(diǎn)。在無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中，節(jié)點(diǎn)之間的連接很多，大多數(shù)節(jié)點(diǎn)都可以直接或間接地獲得個(gè)以上參考節(jié)點(diǎn)的不精確距離。因此可以得到方程組，瓴他瓴嘭瓴（）：，啪心。七州姆當(dāng)時(shí)，上面就是過(guò)定

58、義方程組。而無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的距離測(cè)量由于存在距離誤差，正好可以利用這樣的冗余獲得更高的精確度。上述過(guò)定義方程組（式）可以使用最小二乘法來(lái)求解，具體步驟如下：？芝鈣一（缸。）最小值廠（瓴，卻。（）為了求得函數(shù)廠（瓴，蜆）取得最小值時(shí)的、蜆，對(duì)函數(shù)求導(dǎo)并令之等于，即”箋掣蕓，：，一（瓴覘）（）毪巖擬鈣一（。哦）式、式經(jīng)過(guò)整理，可得由此，可以得到，哦，：，哦（）基于技術(shù)的室內(nèi)定位系統(tǒng)研究與實(shí)現(xiàn)，！，露一，：，缸上型上乓一，、塒，戶：叫川。（）、缸毛一奶，上上盟二姜芝筆使用式，就可以求出估計(jì)節(jié)點(diǎn)位置與實(shí)際位置的大概偏差，如果精度不滿足要求，可以將矯正后的坐標(biāo)代替估計(jì)坐標(biāo)，進(jìn)行進(jìn)一步的矯正，直到瓴、哦

59、小于規(guī)定的門(mén)限值為止?；诘亩ㄎ凰惴ɑ诰嚯x的定位，關(guān)鍵在于準(zhǔn)確的獲得節(jié)點(diǎn)間距離信息，從節(jié)中，可以知道和距離間存在一定的對(duì)應(yīng)關(guān)系。鑒于值的獲得較容易，基于的定位研究被廣泛關(guān)注?？梢允褂玫姆椒òǎ呵€擬合法和基于數(shù)值匹配的定位算法。理論信號(hào)傳播模型從理論上來(lái)說(shuō)，是收發(fā)雙方間所傳輸功率和距離的函數(shù)。接收信號(hào)強(qiáng)度將隨著距離的增加而減少，公式給出了與距離的理論關(guān)系式【】。其中，托為信號(hào)傳播常量，也稱為傳播指數(shù)；是到信號(hào)發(fā)送者的距離。彳是在米處的接收信號(hào)強(qiáng)度值。（）（，彳）（）為了獲取一個(gè)有實(shí)際意義的理論關(guān)系式，在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境，節(jié)點(diǎn)間距一米情況下，測(cè)試次值，圖是一米距離上測(cè)試獲得的個(gè)值曲線。取平均得到，

60、則當(dāng)取問(wèn)數(shù)值的時(shí)候，可得到如圖所示的衰減曲線。大連理工大學(xué)碩士學(xué)位論史圈米處曲線從理論信號(hào)傳播模型可以看出，信號(hào)強(qiáng)度隨距離單調(diào)衰減，接收信號(hào)強(qiáng)度值在內(nèi)急劇衰落，大于后則變化趨于平緩。囤理論衰減曲線忱實(shí)際信號(hào)傳播模型為了搞清楚實(shí)際環(huán)境中信號(hào)傳播模型和理論傳播模型聞存在的差別。首先，通過(guò)實(shí)測(cè)獲取實(shí)際環(huán)境傳播模型。實(shí)驗(yàn)所用的硬件傳輸模塊將在節(jié)中給予詳細(xì)的介紹。實(shí)驗(yàn)選取了空曠區(qū)域和室內(nèi)兩種環(huán)境。在空曠的區(qū)域測(cè)試，目的是盡量減少干擾，以獲得較理想的信號(hào)強(qiáng)度測(cè)試環(huán)境。實(shí)驗(yàn)中節(jié)點(diǎn)日距在內(nèi)時(shí)，每隔一米采集組數(shù)據(jù)，在隨后的距離范圍內(nèi)以為間堡！些！塾查塑蘭！塞魚(yú)墨塹塑！壅里隔進(jìn)行數(shù)扼采集。每組采集個(gè)值。每組求平均后的值作為在每個(gè)間隔點(diǎn)上的實(shí)