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基于IEEE802.15.4标准的ZigBee技术是一种新兴的低成本、低功耗、低速率的短程无线通信技术。随着ZigBee技术越来越多地被用在医疗救助、资产管理、消防救援、儿童保护、监狱监管、运输调度等领域,基于ZigBee网络的无线定位问题正日益受到关注。ZigBee网络的无线定位,相比GPS等卫星定位系统,定位成本更低廉、功耗更小、更加便于部署,更适用于特殊场合的短距离定位。
目前在国内开展ZigBee定位技术研究的单位很少,本文设计了处于国内领先水平的基于接收信号强度(RSSI,ReceiveSignalStrengthIndicator)的集中式ZigBee无线定位系统。描述了定位网络的硬件组成;从节点的通信机制、节点固件程序、系统流程、PC端程序结构和算法几方面介绍了系统的软件实现。定位系统达到了较为理想的定位精度,并对系统的定位结果进行了分析。
本文首次将多维定标技术应用于符合ZigBee参数指标的无线网络的定位之中,研究了一种基于RSSI的加权多维定标(MDS,MultidimensionalScaling)技术的分布式定位算法,对于分布式定位算法在实际ZigBee硬件平台上的实现,具有很实用的参考价值。算法根据节点两跳局部网络连通度信息及邻居节点相对定位误差大小,自适应选择综合性能好的邻居节点参与迭代优化,并采用与节点相对可信度成正比的加权机制,增加高可信度节点在定位计算中的贡献度。该定位算法能够有效地抑制较大定位误差在网络内的扩散。