ZigBee定位解决方案
什么是Zigbee
Zigbee是IEEE802.15.4协议的代名词。根据这个协议规定的技术是一种短距离、低功耗的无线通信技术。这一名称来源于蜜蜂的八字舞，由于蜜蜂(bee)是靠飞翔和“嗡嗡”(zig)地抖动翅膀的“舞蹈”来与同伴传递花粉所在方位信息，也就是说蜜蜂依靠这样的方式构成了群体中的通信网络。其特点是近距离、低复杂度、自组织、低功耗、低数据速率、低成本。主要适合用于自动控制和远程控制领域，可以嵌入各种设备。
简而言之，ZigBee就是一种便宜的，低功耗的近距离无线组网通讯技术。Zigbee的起源
Zigbee, 在中国被译为"紫蜂",它与蓝牙相类似.是一种新兴的短距离无线技术.
用于传感控制应用(sensor and control).
此想法在IEEE 802.15工作组中提出,于是成立了TG4工作组,并制定规范IEEE 802.15.4.
2002年,zigbee Alliance成立.
2004年,zigbee V1.0诞生.它是zigbee的第一个规范.但由于推出仓促,存在一些错误.
2006年,推出zigbee 2006,比较完善.
2007年底,zigbee PRO推出
zigbee的底层技术基于IEEE 802.15.4.
物理层和MAC层直接引用了IEEE 802.15.4
在蓝牙技术的使用过程中，人们发现蓝牙技术尽管有许多优点，但仍存在许多缺陷。对工业，家庭自动化控制和工业遥测遥控领域而言，蓝牙技术显得太复杂，功耗大，距离近，组网规模太小等，而工业自动化，对无线数据通信的需求越来越强烈，而且，对于工业现场，这种无线数据传输必须是高可靠的，并能抵抗工业现场的各种电磁干扰。因此，经过人们长期努力，Zigbee协议在2003年正式问世。另外，Zigb
ee使用了在它之前所研究过的面向家庭网络的通信协议Home RF Lite。
长期以来，低价、低传输率、短距离、低功率的无线通讯市场一直存在着。自从Bluet ooth出现以后，曾让工业控制、家用自动控制、玩具制造商等业者雀跃不已，但是Bluetoot h的售价一直居高不下，严重影响了这些厂商的使用意愿。如今，这些业者都参加了IEEE8 02.15.4小组，负责制定ZigBee的物理层和媒体介入控制层。IEEE802.15.4规范是一种经济、高效、低数据速率（<250kbps）、工作在2.4GHz和868/928MHz的无线技术，用于个人区域网和对等网络。它是ZigBee应用屋和网络层协议的基础。ZigBee是一种新兴的近距离、低复杂度、低功耗、低数据速率、低成本的无线网络技术，它是一种介于无线标记技术和蓝牙之间的技术提案。主要用于近距离无线连接。它依据802.15.4标准，在数千个微小的传感器之间相互协调实现通信。这些传感器只需要很少的能量，以接力的方式通过无线电波将数据从一个传感器传到另一个传感器，所以它们的通信效率非常高。
Zigbee无线数据传输网络描述
简单的说，Zigbee是一种高可靠的无线数传网络，类似于CDMA和GSM网络。Zigbee数传模块类似于移动网络基站。通讯距离从标准的75m到几百米、几公里，并且支持无限扩展。
Zigbee是一个由可多到65000个无线数传模块组成的一个无线数传网络平台，在整个网络范围内，每一个Zigbee网络数传模块之间可以相互通信，每个网络节点间的距离可以从标准的75m无限扩展。
与移动通信的CDMA网或GSM网不同的是，Zigbee网络主要是为工业现场自动化控制数据传输而建立，因而，它必须具有简单，使用方便，工作可靠，价格低的特点。而移动通信网主要是为语音通信而建立，每个基站价值一般都在百万元人民币以上，而每个Zigbe e“基站”却不到1000元人民币。每个Zigbee网络节点不仅本身可以作为监控对象，例如其所连接的传感器直接进行数据采集和监控，还可以自动中转别的网络节点传过来的数据资料。除此之外，每一个Zigbee网络节点(FFD)还可在自己信号覆盖的范围内，和多个不承担网络信息中转任务的孤立的子节点(RFD)无线连接。
Zigbee采用的自组织网通信方式
ZigBee技术所采用的自组织网是怎么回事？举一个简单的例子就可以说明这个问题，当一队伞兵空降后，每人持有一个ZigBee网络模块终端，降落到地面后，只要他们彼此间在网络模块的通信范围内，通过彼此自动寻找，很快就可以形成一个互联互通的ZigBee网络。而且，由于人员的移动，彼此间的联络还会发生变化。因而，模块还可以通过重新寻找通信对象，确定彼此间的联络，对原有网络进行刷新。这就是自组织网。
ZigBee技术为什么要使用自组织网来通信？
网状网通信实际上就是多通道通信，在实际工业现场，由于各种原因，往往并不能保证每一个无线通道都能够始终畅通，就像城市的街道一样，可能因为车祸，道路维修等，使得某条道路的交通出现暂时中断，此时由于我们有多个通道，车辆（相当于我们的控制数据）仍然可以通过其他道路到达目的地。而这一点对工业现场控制而言则非常重要。
为什么自组织网要采用动态路由的方式？
所谓动态路由是指网络中数据传输的路径并不是预先设定的，而是传输数据前，通过对网络当时可利用的所有路径进行搜索，分析它们的位置关系以及远近，然后选择其中的一条路径进行数据传输。在我们的网络管理软件中，路径的选择使用的是“梯度法”，即先选择路径最近的一条通道进行传输，如传不通，再使用另外一条稍远一点的通路进行传输，以此类推，直到数据送达目的地为止。在实际工业现场，预先确定的传输路径随时都可能发生变化，或者因各种原因路径被中断了，或者过于繁忙不能进行及时传送。动态路由结合网状拓扑结构，就可以很好解决这个问题，从而保证数据的可靠传输。
Zigbee自身的技术优势
①低功耗。在低耗电待机模式下,2 节5 号干电池可支持1个节点工作6～24个月,甚至更长。这是Zigbee的突出优势。相比较,
蓝牙能工作数周、WiFi可工作数小时。
现在，TI公司和德国的Micropelt公司共同推出新能源的Zigbee节点。该节点采用Micropelt公司的热电发电机给TI公司的Zigbee提供电源。
②低成本。通过大幅简化协议(不到蓝牙的1/10) ,降低了对通信控制器的要求,按预测分析,以8051的8位微控制器测算,全功能的主节点需要32KB代码,子功能节点少至4KB代码,而且Zigbee免协议专利费。每块芯片的价格大约为2 美元。
③低速率。Zigbee工作在20～250 kbps的较低速率,分别提供250 kbps(2.4 GHz)、40kbps (915 MHz)和20kbps(868 MHz) 的原始数据吞吐率,满足低速率传输数据的应用需求。
④近距离。传输范围一般介于10～100 m 之间,在增加RF 发射功率后,亦可增加到1～3 km。这指的是相邻节点间的距离。如果通过路由和节点间通信的接力,传输距离将可以更远。
⑤短时延。Zigbee 的响应速度较快,一般从睡眠转入工作状态只需15 ms ,节点连接进入网络只需30 ms ,进一步节省了电能。相比较,蓝牙需要3～10 s、WiFi 需要3 s。
⑥高容量。Zigbee 可采用星状、片状和网状网络结构,由一个主节点管理若干子节点,最多一个主节点可管理254 个子节点;同时主节点还可由上一层网络节点管理,最多可组成65000 个节点的大网。
⑦高安全。Zigbee 提供了三级安全模式,包括无安全设定、使用接入控制清单(A CL) 防止非法获取数据以及采用高级加密标准(AES 128) 的对称密码,以灵活确定其安全属性。
⑧免执照频段。采用直接序列扩频在工业科学医疗( ISM) 频段,2. 4 GHz (全球) 、91
5 MHz(美国) 和868 MHz(欧洲) 。
Zigbee的频带
1) 868MHZ 传输速率为20KB/S 适用于欧洲
2) 915MHZ 传输速率为40KB/S 适用于美国
3) 2.4GHZ 传输速率为250KB/S 全球通用
由于此三个频带物理层并不相同,其各自信道带宽也不同,分别为
0.6MHZ,2MHZ和5MHZ.分别有1个10个和16个信道.
不同频带的扩频和调制方式有区别.虽然都使用了直接扩频(DSSS)的方式,但从比特到码片的变换方式有较大的差别.
调制方式都用了调相技术,但868MHZ和915MHZ频段采用的是BPSK
而2.4GHZ频段采用的是OQPSK
在发射功率为0dBm的情况下,BLUETOOTH通常能用10M的作用范围.
而基于IEEE 802.15.4的zigbee在室内通常能达到30-50米作用距离,在室外如果障碍物少,甚至可以达到100米作用距离.
所以zigbee可归为低速率的短距离无线通信技术.
Zigbee性能分析
1.数据速率比较低在
2.4GHZ的频段只有250KB/S,而且只是链路上的速率,除掉信道竞争应答和重传等消耗,真正能被应用所利用的速率可能不足100KB/S,并且余下的速率可能要被邻近多个节点和同一个节点的多个应用所瓜分.因此不适合做视频之类事情.
适合的应用领域--------传感和控制
2.可靠性在可靠性方面,zigbee有很多方面进行保证.物理层采用了扩频技术,能够在一定程度上抵抗干扰
MAC应用层(APS部分)有应答重传功能.
MAC层的CSMA机制使节点发送前先监听信道,可以起到避开干扰的作用.
当zigbee网络受到外界干扰,无法正常工作时,整个网络可以动态的切换到另一个工作信道上.
3.时延由于zigbee采用随机接入MAC层,且不支持时分复用的信道接入方式,因此不能很好的支持一些实时的业务.
4.能耗特性能耗特性是zigbee的一个技术优势.
通常zigbee节点所承载的应用数据速率都比较低,在不需要通信时,节点可以进入很低功耗的休眠状态,此时能耗可能只有正常工作状态下的千分之一.由于一般情况下,休眠时间占总运行时间的大部分,有时正常工作的时间还不到百分之一,因此达到很高的节能效果.
5.组网和路由性------网络层特性
zigbee大规模的组网能力--------每个网络60000个节点
bluetooth-------每个网络8个节点.
因为zigbee底层采用了直扩技术,如果采用非信标模式,网络可以扩展得很大,因
为不需同步而且节点加入网络和重新加入网络的过程很快,一般可以做到1秒以内,甚至更快.
bluetooth通常需要3秒
在路由方面,zigbee支持可靠性很高的网状网的路由,所以可以布置范围很广的网络,并支持多播和广播特性,能够给丰富的应用带来有力的支持.
Zigbee的应用前景
Zigbee 并不是用来与蓝牙或者其他已经存在的标准竞争，它的目标定位于现存的系统还不能满足其需求的特定的市场，它有着广阔的应用前景。Zigbee 联盟预言在未来的四到五年，每个家庭将拥有50 个Zigbee 器件，最后将达到每个家庭150 个。据估计，到2007 年，Zigbee 市场价值将达到数亿美元。其应用领域主要包括：
◆家庭和楼宇网络：空调系统的温度控制、照明的自动控制、窗帘的自动控制、煤气计量控制、家用电器的远程控制等；
◆工业控制：各种监控器、传感器的自动化控制；
◆商业：智慧型标签等；
◆公共场所：烟雾探测器等；
◆农业控制：收集各种土壤信息和气候信息；
◆医疗：老人与行动不便者的紧急呼叫器和医疗传感器等。
ZigBee联盟
ZigBee联盟是一个高速成长的非盈利业界组织，成员包括国际著名半导体生产商、技术提供者、技术集成商以及最终使用者。联盟制定了基于IEEE802.15.4，具有高可靠、高性价比、低功耗的网络应用规格。
ZigBee联盟的主要目标是以通过加入无线网络功能，为消费者提供更富有弹性、更容易使用的电子产品。ZigBee技术能融入各类电子产品，应用范围横跨全球的民用、商用、公共事业以及工业等市场。使得联盟会员可以利用ZigBee这个标准化无线网络平台，设计出简单、可靠、便宜又节省电力的各种产品来。
ZigBee联盟所锁定的焦点为制定网络、安全和应用软件层；提供不同产品的协调性及互通性测试规格；在世界各地推广ZigBee品牌并争取市场的关注；管理技术
的发展。
ZigBee联盟对ZigBee标准的制定：IEEE802.15.4的物理层、MAC层及数据链路层，标准已在2003年5月发布。ZigBee网络层、加密层及应用描述层的制定也取得了较大的进展。V1.0版本已经发布。其他应用领域及其相关的设备描述也会
陆续发布。由于ZigBee不仅只是802.15.4的代名词，而且IEEE仅处理低级MAC
层和物理层协议，因此ZigBee联盟对其网络层协议和API进行了标准化。完全协议用于一次可直接连接到一个设备的基本节点的4K字节或者作为Hub或路由器的协调器的32K字节。每个协调器可连接多达255个节点，而几个协调器则可形成一个网络，对路由传输的数目则没有限制。ZigBee联盟还开发了安全层，以保证这种便携设备不会意外泄漏其标识，而且这种利用网络的远距离传输不会被其它节点获得。
引言
设想一下，您冲进购物中心，急切地想为您的另一半选购他(她)称心如意的生日礼物。您很自然地掏出手机或 PDA 来解决如何选购生日礼物的问题。此时，您的移动手持终端设备将显示出购物中心的导购图，并在图上标明需前往的采购区。移动手持终端设备上还将随时随地显示出您可能会感兴趣的商品。
射频 (RF) 技术有望使上述设想成为现实。有些ZigBee RF 设备中内嵌的定位引擎可以与室内 GPS 系统相媲美，其内嵌的定位引擎使用 ZigBee 网络的RF 基础设施来计算事物或人所处的位置。与 GPS 相比，定位引擎在单芯片 RF 收发器中与 MCU 集成在一起，成本不及 GPS 硬件的1/10，功耗也只是 GPS 硬件的一小部分。该种定位引擎既可用于室内，也可用于室外，而且只要有现成的ZigBee 网络，就无需安装移动的接收天线。
其典型的应用包括：
·遥控开/关房屋中所有房间的灯具;
·跟踪码头仓库的集装箱起运情况;
·跟踪网站的设备。
另外，当新设备接入网络时，该定位引擎能够确定其物理位置，因此，它还能用于简化无线网络的设置。
后台设备
大多数无线传感器网络都要求具备一种确定网络节点位置的方法。因此在设备安装期间，需要弄清楚哪些节点相互之间直接进行数据交换，或者确定哪些节点直接与中央数据采集点进行数据交换。
当通过基于软件的计算方法来确定网络节点位置时，就需要考虑到市场化解决方案 (market solution)。这些具体的计算方法是：节点首先读取计算节点位置的参数，然后将相关信息传送到中央数据采集点，对节点位置进行计算，最后，再将节点位置的相关参数传回至该节点。这就是典型的数据密集型计算，并且需要配置一台 PC 或高性能的 MCU。
这种计算节点位置的方法之所以只适用于小型的网络和有限的节点数量，是因为进行相关计算所需的流量将随着节点数量的增加而呈指数级速度增加。因此，高流量负载加上带宽的不足限制了这种方法在电池供电网络中的应用。
针对上述问题，CC2431 采用了一种分布式定位计算方法。这种计算方法根据从距离最近的参考节点(其位置是已知的)接收到的信息，对节点进行本地计算，确定相关节点的位置。因此，网络流量的多少将由待测节点范围中节点的数量决定。另外，由于网络流量会随着待测节点数量的增加而成比例递增，因此，CC2431 还允许同一网络中存在大量的待测节点。
本文所提供的结果是根据对 ZigBee 网络的测量得出的，然而，这些测量结果同样适用于基于 IEEE 802.15.4协议构建的更简单的网络。
定位引擎技术
定位引擎根据无线网络中临近射频的接收信号强度指示 (RSSI)，计算所需定位的位置。在不同的环境中，两个射频之间的 RSSI 信号会发生明显的变化。例如，当两个射频之间有一位行人时，接收信号将会降低 30dBm。为了补偿这种差异，以及出于对定位结果精确性的考虑，定位引擎将根据来自多达 16 个射频的 RSSI 值，进行相关的定位计算。其依据的理论是：当采用大量的节点后，RSSI 的变化最终将达到平均值。
在 RF 网络中，具有已知位置的定位引擎射频称为参考节点，而需要计算定位位置的节点称为待测节点。
要求在参考节点和待测节点之间传输的唯一信息就是参考节点的 X 和 Y 坐标。定位引擎根据接收到的 X 和 Y 坐标，并结合根据参考节点的数据测量得出的 RSSI 值，计算定位位置。
将定位技术纳入网络协议
一些采用定位引擎的应用可能要求放置若干个参考节点，以作为基础设施设置不可或缺的一部分。ZigBee 技术能够实现对家庭、办公以及工业等应用的无线控制。随着 ZigBee 设备在楼宇基础设施中的安装数量不断增多，ZigBee 将会在家庭和办公自动化方面拥有更为广阔的应用前景。
典型的办公场所都会配置 ZigBee 设备，通过各办公室和会议室中的温度传感器、控制温度调节装置以及 A/C 导管。同时，每个房间还会安装由 ZigBee 控制的灯具开关和设备，而这些设备又易于作为定位引擎的参考节点。将 ZigBee 射频作为 ZigBee 协议栈上的参考节点所需的代码容量通常小于 1 Kb。
定位引擎从3~16 个参考节点采集数据，并使用这些数据计算定位位置。如果定位引擎从 16 个以上的节点接收到数据时，它则会将接收到的参考节点位置进行分类，然后采用 16 个参考节点中信号最强的 RSSI 值。
扩大覆盖范围
定位引擎的覆盖范围为64m×64m，然而，大多数的应用要求更大的覆盖范围。扩大定位引擎的覆盖范围可以通过两种方法来实现：
* 提高参考节点的输出功率，同时降低定位引擎计算结果的精度;
* 在一个更大的范围布置参考节点，并利用最强的信号进行相关参考节点的定位计算。
由于第二种方法能够在定位引擎扩大覆盖面的同时不牺牲定位精度，因此更为可取。具体的工作原理是：网络中的待测节点发出广播信息，并从各相邻的参考节点采集数据，选择信号最强的参考节点的 X 和 Y 坐标。然后，计算与参考节点相关的其他节点的坐标。最后，对定位引擎中的数据进行处理，并考虑距离最近参考节点的偏移值，从而获得待测节点在大型网络中的实际位置(见图1)。
图1 表明定位位置和信息路径的ZigBee网络
为了达到最佳的定位范围，当布置参考节点时，应同时考虑到室内和室外环境中天花板/地板的吸附作用。最佳的方案就是使各节点处于相同的高度，并远离地面、天花板以及墙壁。在实际的部署过程中要达到这种要求，是比较困难的。因此，尽量将参考节点固定在天花板的高度或低于天花板的高度，并使天线
倒置以使 RF 信号向外和向下传输，同时将待测节点(手持或固定于设备)放置在人的腰部以上、头部以下位置(此处提到的高度是以人站立在该环境中为标准的)。节点的这种设置方法实现了天花板和地板吸附作用的最小化，同时将实现在该场所中的行人或物体之间相互干扰的最小化。
定位引擎的精确性
为了确保定位引擎的室内性能，在办公环境中将采用具有 8 个参考节点的网络。根据现有表面将参考节点置于办公室的角落位置，如办公桌椅表面或其它介于人的腰部和肩部之间的表面。在图 2 中，8 个参考节点分别用 A~H 8个字母来命名。
图2 室内办公环境
在 6 个选定的位置采集定位估计值数据，每一位置的定位数据平均有 20 个读取点。相关测试结果如表1所示。
表1 8个参考节点的室内测试结果（所有数字的单位均为m）
在采集 8 个参考节点的数据后，将6个新增的参考节点添加到系统中。接下来，在 4 个相同的位置，重新进行定位估计测算，观察这些新增的参考节点对定位估计值的影响。
14 个参考节点的测量结果如表 2 所示。
图2 14个参考节点的室内测试结果（所有数字的单位均为m）
当节点位置进入网络的覆盖范围时，定位的精确性将明显提高。而且，当网络中设置的参考节点增多时，定位的精确性也将会不断提高。在本试验中，增设6 个参考节点后，4个位置的定位精确性都会有所提高，同时降低了各定位报告位置的标准偏差(一致性)。
提高精确性
定位引擎采用来自附近参考节点的 RSSI 测量值来计算待测节点的位置。RSSI 将随着天线设计、周围环境以及包括若干其他因素在内的其他附近 RF 源的变化而变化。定位引擎将数个节点的位置信息加以平均。增加节点的数量，则可降低对各节点具体测试结果的依赖性，同时全面提高精确度。
无论在什么情况下设置参考节点，都会影响到定位的精确性，这主要是因为当参考节点设置在离相关表面很近的地方时，会产生天花板或地板的吸附作用。因此，应尽量使用在各方位都具备相同发射能力的全向天线。
结语
定位引擎实现了 ZigBee 网络射频的“房间式”精确性，而且功耗低，通信开销也实现了最小化。另外，定位引擎技术还能运用现有的 ZigBee 基础设施来确定网络中的位置。诸如此类的信息可由用于追踪目的的中央数据采集点轻松获取，用户也可使用该定位引擎技术完成楼宇内的导航工作。
3.4 TDOA算法仿真 我们取节点总数为100个，已知节点为20个，通信半径为60米，边界长宽均为100米，已知节点坐标和未知节点坐标均随机产生，定位结果如下： 绝对误差3.3225e-13米，相对误差 5.5376e-13%,均接近于0（盲节点的定位误差视为0），所有节点均可被定位且它们的定位误差几乎为0。因为将盲节点的定位误差视为0，则此TDOA定位算法的误差来源于计算过程中的小数位数的取舍，这样的误差是十分小的与接近于0的运算结果相符。 注：≈0表示接近于0（远小于1）。 绝对误差：定位出的未知节点的坐标与实际坐标相差的距离值 平均绝对误差：N次运算绝对误差的均值 相对误差：绝对误差与节点通信半径的比 平均绝对误差：N次运算相对误差的均值 平均盲节点比例：盲节点总数占总未知节点数的比例 将不能被定位的节点的估计位置全置为（0,0）
图XX.基于TDOA算法的定位仿真结果
图XX.基于TDOA算法的定位仿真定位出来的每个未知节点的对误差同样的因为已知节点和未知节点坐标均为随机产生，所以定位结果的误差也具有随机性，因此保持上述条件不变做多次运算求定位误差的平均值则可以表示在上述条件下定位的一般误差水平 1次10次20次40次50次100 次200 次 300 次 500 次 800 次 平均 绝对 误差 （米） ≈0 ≈0 ≈0 ≈0 ≈0 ≈0 ≈0 ≈0 ≈0 ≈0 平均 相对 误差 （%） ≈0 ≈0 ≈0 ≈0 ≈0 ≈0 ≈0 ≈0 ≈0 ≈0 平均盲节比例（%）0 0 0.062 50 0.031 25 0.050 00 0.037 50 0.068 75 0.087 50 0.077 50 0.130 00
1Zigbee协议栈相关概念 1.1近距离通信技术比较： 近距离无线通信技术有wifi、蓝牙、红外、zigbee，在无线传感网络中需求的网络通信恰是近距离需求的，故，四者均可用做无线传感网络的通信技术。而，其中（1）红外（infrared）：能够包含的信息过少；频率低波衍射性不好只能视距通信；要求位置固定；点对点传输无法组网。（2）蓝牙（bluetooth）：可移动，手机支持；通信距离10m；芯片价格贵；高功耗（3）wifi：高带宽；覆盖半径100m；高功耗；不能自组网；（4）zigbee:价格便宜；低功耗；自组网规模大。?????WSN中zigbee通信技术是最佳方案，但它连接公网需要有专门的网关转换→进一步学习stm32。 1.2协议栈 协议栈是网络中各层协议的总和，其形象的反映了一个网络中文件传输的过程：由上层协议到底层协议，再由底层协议到上层协议。 1.2.1Zigbee协议规范与zigbee协议栈 Zigbee各层协议中物理层（phy）、介质控制层（mac）规范由IEEE802.15.4规定，网络层（NWK）、应用层（apl）规范由zigbee联盟推出。Zigbee联盟推出的整套zigbee规范：2005年第一版ZigBeeSpecificationV1.0，zigbee2006，zigbee2007、zigbeepro zigbee协议栈：很多公司都有自主研发的协议栈，如TI公司的：RemoTI，Z-Stack，SimpliciTI、freakz、msstatePAN 等。 1.2.2z-stack协议栈与zigbee协议栈 z-stack协议栈与zigbee协议栈的关系：z-stack是zigbee协议栈的一种具体实现，或者说是TI公司读懂了zigbee 协议栈，自己用C语言编写了一个软件—---z-stack，是由全球几千名工程师共同开发的。ZStack-CC2530-2.3.1-1.4.0软件可与TI的SmartRF05平台协同工作，该平台包括MSP430超低功耗微控制器(MCU)、CC2520RF收发器以及CC2591距离扩展器，通信连接距离可达数公里。 Z-Stack中的很多关键的代码是以库文件的形式给出来，也就是我们只能用它们，而看不到它们的具体的实现。其中核心部分的代码都是编译好的，以库文件的形式给出的，比如安全模块，路由模块，和Mesh自组网模块。与z-stack 相比msstatePAN、freakz协议栈都是全部真正的开源的，它们的所有源代码我们都可以看到。但是由于它们没有大的商业公司的支持，开发升级方面，性能方面和z-stack相比差距很大，并没有实现商业应用，只是作为学术研究而已。 还可以配备TI的一个标准兼容或专有的网络协议栈（RemoTI，Z-Stack，或SimpliciTI）来简化开发,当网络节点要求不多在30个以内，通信距离500m-1000m时用simpliciti。 1.2.3IEEE802.15.4标准概述 IEEE802.15.4是一个低速率无线个人局域网(LowRateWirelessPersonalAreaNetworks，LR-WPAN)标准。定义了物理层(PHY)和介质访问控制层(MAC)。 LR-WPAN网络具有如下特点： ◆实现250kb/s，40kb/s，20kb/s三种传输速率。 ◆支持星型或者点对点两种网络拓扑结构。 ◆具有16位短地址或者64位扩展地址。 ◆支持冲突避免载波多路侦听技术(carriersensemultipleaccesswithcollisionavoidance，CSMA/CA)。（mac层） ◆用于可靠传输的全应答协议。(RTS-CTS) ◆低功耗。 ◆能量检测(EnergyDetection，ED)。 ◆链路质量指示(LinkQualityIndication，LQI)。 ◆在2.45GHz频带内定义了16个通道；在915MHz频带内定义了10个通道；在868MHz频带内定义了1个通道。 为了使供应商能够提供最低可能功耗的设备，IEEE(InstituteofElectricalandElectronicsEngineers，电气及电子工程师学会)定义了两种不同类型的设备：一种是完整功能设备(full．functionaldevice，FFD)，另一种是简化功能设备
一、智能家居的背景 从宏观上来讲，事物的每个发展阶段都是当时从业人员认识水平、技术水平、市场认知、原材料成本等几个原因共同作用的结果。每个阶段都会局限于当时的技术水平、市场接受程度等，都会有其无法突破的瓶颈和困难。即便智能家居系统在中国已发展20多年，且经过这么多年的发展，产品、技术已日趋成熟、稳定，但每项技术并不一定都完美无瑕。只要产品或技术处于高速发展中，它必然需要不断地去解决一些技术上或者产品上的问题。智能家居产品未来会还向节能环保，舒适度方面发展。比如冬暖夏凉型建筑，不用空调，由建筑自身的功能去调节温度。而智能家居必须结合这些建筑上的功能去发展，从这个方面来说，必然会推动智能家居的适应性发展。对与现阶段的智能家居来说，没有专用的对讲或智能家居数字处理芯片，无论是技术层面还是集成层面，都只是有所关联。如果能够很好的解决，未来数字对讲将会取得更好的应用。而随着中国城镇化趋势的加剧，大型小区会越来越多，人们对安保的重视程度也会日益加强，将来小区的多个安防子系统在技术上必然会走向综合化、集成化。除此之外，厂家需理性地为各类应用设计解决方案，校正一些过往的虚假概念。只有设计实用性强，性价比高，能适应拓展未来新技术的系统，才能更好地为用户服务。除此之外，各家产品的兼容性也是一个急需解决的问题。目前各厂家的产品均采用自家的协议，无法很好地做到兼容，而不同品牌的可视对讲和智能家居系统如何互连互通也将是今后需突破的难点 二、智能家居系统旨在实现的以下主要功能： (1)可以控制和相应的状态查询，如查询室内和室外的温度，可用于家用电器，如灯一键全开，一键全关，更方便。 (2)在光线方面我们可以依照家庭装修环境背景或者用户的其他层次的要对
ZIGBEE无线定位技术 大多数无线传感器网络都要求具备一种确定网络节点位置的方法。因此在设备安装期间，需要弄清楚哪些节点相互之间直接进行数据交换，或者确定哪些节点直接与中央数据采集点进行数据交换。 当通过基于软件的计算方法来确定网络节点位置时，就需要考虑到市场化解决方案(market solution)。这些具体的计算方法是：节点首先读取计算节点位置的参数，然后将相关信息传送到中央数据采集点，对节点位置进行计算，最后，再将节点位置的相关参数传回至该节点。这就是典型的数据密集型计算，并且需要配置一台PC 或高性能的MCU。 这种计算节点位置的方法之所以只适用于小型的网络和有 限的节点数量，是因为进行相关计算所需的流量将随着节点数量的增加而呈指数级速度增加。因此，高流量负载加上带宽的不足限制了这种方法在电池供电网络中的应用。 针对上述问题，CC2431 采用了一种分布式定位计算方法。这种计算方法根据从距离最近的参考节点(其位置是已知的)接收到的信息，对节点进行本地计算，确定相关节点的位置。因此，网络流量的多少将由待测节点范围中节点的数量决定。另外，由于网络流量会随着待测节点数量的增加而成比例递增，因此，C C2431 还允许同一网络中存在大量的待测节点。 本文所提供的结果是根据对ZigBee 网络的测量得出的，然
而，这些测量结果同样适用于基于IEEE 802.15.4协议构建的更简单的网络。 定位引擎技术 定位引擎根据无线网络中临近射频的接收信号强度指示(R SSI)，计算所需定位的位置。在不同的环境中，两个射频之间的RSSI 信号会发生明显的变化。例如，当两个射频之间有一位行人时，接收信号将会降低30dBm。为了补偿这种差异，以及出于对定位结果精确性的考虑，定位引擎将根据来自多达16 个射频的RSSI 值，进行相关的定位计算。其依据的理论是：当采用大量的节点后，RSSI 的变化最终将达到平均值。 在RF 网络中，具有已知位置的定位引擎射频称为参考节点，而需要计算定位位置的节点称为待测节点。 要求在参考节点和待测节点之间传输的唯一信息就是参考节点的X 和Y 坐标。定位引擎根据接收到的X 和Y 坐标，并结合根据参考节点的数据测量得出的RSSI 值，计算定位位置。 将定位技术纳入网络协议 一些采用定位引擎的应用可能要求放置若干个参考节点，以作为基础设施设置不可或缺的一部分。ZigBee 技术能够实现对家庭、办公以及工业等应用的无线控制。随着ZigBee 设备在楼宇基础设施中的安装数量不断增多，ZigBee 将会在家庭和办公自动化方面拥有更为广阔的应用前景。
ZigBee 的工作原理_ZigBee 组网技术ZigBee 是一种高可靠的无线数传网络，类似于CDMA和GSM网络。ZigBee 数传模块类 似于移动网络基站。通讯距离从标准的75m到几百米、几公里，并且支持无限扩展。Zigbee 技术特点主要有低功耗、低成本、时延短、网络容量大、工作频段灵活、低速率、安全的数据传输等。其中低功耗是Zigbee 技术最重要的特点。由于Zigbee 的传输速率相对较低发射功率较小，使得Zig bee 设备很省电，这是Zigbee 技术能够广泛应用的基石。 ZigBee 协议适应无线传感器的低花费、低能量、高容错性等的要求。Zigbee 的基础是IEEE 802.15.4 。但IEEE仅处理低级MAC层和物理层协议，因此Zigbee 联盟扩展了IEEE，对其网络层协议和API 进行了标准化。Zigbee 是一种新兴的短距离、低速率的无线网络技术。主要用于近距离无线连接。它有自己的协议标准，在数千个微小的传感器之间相互协调实现通信。 ZigBee 组网概述 组建一个完整的zigbee 网状网络包括两个步骤：网络初始化、节点加入网络。其中节点加入网络又包括两个步骤：通过与协调器连接入网和通过已有父节点入网。 ZigBee 网络初始化预备 Zigbee 网络的建立是由网络协调器发起的，任何一个zigbee 节点要组建一个网络必须要满足以下两点要求： （1）节点是FFD节点，具备zigbee 协调器的能力; （2）节点还没有与其他网络连接，当节点已经与其他网络连接时，此节点只能作为该网络的子节点，因为一个zigbee 网络中有且只有一个网络协调器。 FFD：Full Func TIon Device 全功能节点 RFD：Reduced Func TI onDevice 半功能节点
应用笔记AN042 CC2431 定位引擎by Aamodt 1 关键字 .CC2430 .ZigBee .CC2431 .定位引擎 2 简介 本文描述了CC2431的定位引擎，CC2431是一个在片ZigBee系统，所以它自然地被用于ZigBee网络的定位工程。这个手册尽可能地写得通俗并且不描述任何有关协议的特殊概念。本文的主要目的是提供一些定位技术的基本概念，并且提供一些使用CC2431定位工程的简易开发系统的线索和提示。本文应被作为CC2431和CC2430数据手册之外的扩展。 3 定位工程 在CC2431定位工程中使用的算法基于接收信号强度指示器（RSSI）的数值。RSSI值随距离增加而减小。 图片1显示了一个简单的定位检测系统，“参考点”是一个被放在已知地点的静态结点。为简化起见这个结点知道它自己的位置并且能告诉其他节点。参考节点不需要执行硬件的位置
检测，它甚至不需要执行任何计算。一个“盲节点”是基于CC2431建立的，这个节点向参考节点发出请求并接收参考节电的响应信号，读出接收到的RSSI数值，并送入硬件引擎，然后读出计算后的位置并发送位置信息到一个应用软件。 从参考节点发送到盲节点的数据包的最少数据是参考节点的“X”和“Y”参数。RSSI值由接收端计算，如“盲节点”。 定位工程的主要特性是定位计算能够被每一个盲节点运行，因此运算被分散了。这个特性减少了在网络中传输数据的总量，所以只有计算后的位置被传送，而不是用于计算位置的数据。 在自然环境中为了映射每个特殊区域为一个明确的位置，两个空间栅格被使用。方向将表示为X，Y。在所有的图片中X定义为横向，Y为纵向。CC2431定位引擎只能掌握两个维度，但是软件有可能掌握第三维度（例如：表现建筑的天花板）。坐标点（X，Y）=（0，0）是栅格的左上角。 3.1 节点类型 3.1.1 参考节点 具有静态位置的节点叫做参考节点，参考节点必须配置反映物理位置的X和Y值。 参考节点的主要任务是提供包含XY坐标的“参考”包给盲节点，也可做为锚定节点被查阅。由于这个节点一点也不需要使用硬件定位引擎，所以不必使用CC2431作为这样的用途。这意味着参考节点能在CC2430或CC2431上运行。因为CC2430/31是基于与CC2420同样的收发器，所以即使是CC2420配合一个适当的MPU就能用于参考节点。 3.1.2 盲节点 一个盲节点与离它最近的参考节点通信，收集每个参考节点的X，Y，RSSI，并使用硬件定位引擎计算它自己的位置。然后计算出的位置被发送到一个控制站。这个控制站应该是一个PC或系统内的另一个节点。 盲节点必须使用CC2431。 3.2 定位硬件 定位引擎利用了一个从软件层面看来极端简单的接口，写入参数，等待计算，读出计算后的位置。这章将讨论参数的区别和如何被解释的。
ZigBee定位解决方案 技术分类：通信 | 2008-07-29 Jarle Boe 设想一下，您冲进购物中心，急切地想为您的另一半选购他（她）称心如意的生日礼物。在这种情况下，该从何下手？您会很自然地掏出手机或PDA 来选择选购生日礼物的最佳方案。此时，您的移动手持终端设备将显示出购物中心的导购图，并在图上标明您需前往的采购区。当您在购物中心转悠时，移动手持终端设备上将显示出您可能会感兴趣的商品。 当今的射频(RF) 技术有望使上述设想成为现实。TI ZigBee RF 设备中内嵌的定位引擎可以与室内GPS系统相媲美，其内嵌的定位引擎使用ZigBee 网络的RF 基础设施来计算事物或人们所处的位置。与GPS 相比较而言，定位引擎在单芯片RF 收发器中与MCU 集成在一起，成本也不及GPS 硬件的十分之一，功耗也只是GPS 硬件的一小部分。该定位引擎既可用于室内，也可用于室外，而且只要有现成的ZigBee 网络，就无需安装移动的接收天线。 典型的应用包括： ?遥控开/关房屋中所有房间的灯具； ?跟踪码头仓库的集装箱起运情况； ?跟踪网站的设备。 另外，当新设备接入网络时，该定位引擎能够确定其物理位置，因此定位引擎还能用于简化无线网络的设置。 后台设备 大多数的无线传感器网络都要求具备一种确定网络节点位置的方法。因此在设备安装期间，您需要弄清楚哪些节点相互之间直接进行数据交换，或者确定哪些节点直接与中央数据采集点进行数据交换。 当通过基于软件的计算方法来确定网络节点位置时，我们就会考虑到市场化解决方案(market solution)。这些具体的计算方法是：节点首先读取计算节点位置的参数，然后将相关信息传送到中央数据采集点对节点位置进行计算，最后，又将节点位置的有关参数传回至该节点。这就是典型的数据密集型计算，并且需要配置一台PC 或高性能的MCU。 这种计算节点位置的方法之所以只适用于小型的网络和有限的节点数量，是因为进行相关计算所需的流量将随着节点数量的增加而呈指数级速度增加。因此，高流量负载加上带宽的不足限制了这种方法在以电池供电的网络中的应用。
ZigBｅｅ得工作原理_ZigBee组网技术ZigBee就是一种高可靠得无线数传网络,类似于CDMA与GSＭ网络。ZiｇBee数传模块类似于移动网络基站。通讯距离从标准得７5m到几百米、几公里,并且支持无限扩展。Zｉg ｂee技术特点主要有低功耗、低成本、时延短、网络容量大、工作频段灵活、低速率、安全得数据传输等。其中低功耗就是Zigbee技术最重要得特点。由于 Zigbee得传输速率相对较低发射功率较小,使得Ｚｉg beｅ设备很省电,这就是 Zigbee技术能够广泛应用得基石。 ＺｉｇＢeｅ协议适应无线传感器得低花费、低能量、高容错性等得要求。Zigｂｅe 得基础就是IＥEE 80２.１5。4、但ＩＥEE仅处理低级MAC层与物理层协议,因此Zigbeｅ联盟扩展了IEEE,对其网络层协议与API进行了标准化。Zigbee就是一种新兴得短距离、低速率得无线网络技术。主要用于近距离无线连接。它有自己得协议标准,在数千个微小得传感器之间相互协调实现通信。 ZigBeｅ组网概述 组建一个完整得zigbｅe网状网络包括两个步骤:网络初始化、节点加入网络。其中节点加入网络又包括两个步骤:通过与协调器连接入网与通过已有父节点入网。 ＺiｇＢeｅ网络初始化预备 Zigｂee网络得建立就是由网络协调器发起得,任何一个ziｇbee节点要组建一个网络必须要满足以下两点要求: (1)节点就是FFD节点,具备ｚiｇbeｅ协调器得能力; (2)节点还没有与其她网络连接,当节点已经与其她网络连接时,此节点只能作为该网络得子节点,因为一个zigｂee网络中有且只有一个网络协调器。 FFＤ:Full Func TI on Dｅｖｉｃe 全功能节点 RFD:Rｅｄuceｄ FｕｎｃTI onDevicｅ半功能节点
基于ZigBee技术的定位系统
基于ZigBee技术的定位系统 引言 随着数据业务和多媒体业务的快速增加，人们对定位与导航的需求日益增大，尤其在复杂的室内环境，如机场大厅、展厅、仓库、超市、图书馆、地下停车场等环境中，常常需要确定移动终端或其持有者、设施与物品在室内的位置。但是受定位时间、定位精度以及室内复杂环境等条件的限制，比较完善的定位技术目前还无法很好地利用。ZigBee是一种新兴的短距离、低速率无线网络技术，它最显著的特点是低功耗和低成本。利用ZigBee技术实现定位具有低成本、低功耗的优点，且信号传输不受视距的影响。 1 相关核心技术概述 1.1 ZigBee技术概述 ZigBee技术[1]是一种新兴的近距离、低功耗、低成本、低数据率、低复杂度的双向无线通信技术，它是基于IEEE 802.15.4 标准开发的无线协议。网络层以上协议由ZigBee联盟制定，IEEE 802.15.4负责物理层和链路层标准。完整的ZigBee协议套件由应用层、应用架构层、网络层以及数据链路层和物理层等组成，协议栈结构如图1所示。 图1 ZigBee协议栈结构
ZigBee可使用的频段有3个，分别是2.4 GHz的ISM频段、欧洲的868 MHz 频段以及美国的915 MHz 频段，不同频段可使用的信道分别是16、1、10个。中国采用2.4 GHz频段，它是免申请和免使用费的频段；采用直接序列扩频技术DSSS(Direct Sequence Spread Spectrum)，传输距离介于10~75 m（增加RF发射功率，可达500 m）；传输速率为20~250 kb/s，适合传感器数据采集和控制数据的传输。ZigBee技术具有强大的组网能力，可以形成星型、树型和MESH网状网。 1.2 RSSI定位技术 RSSI[2]（Received Signal Strength Indicator，接收信号强度指示）是指节点接收到的无线信号强度大小。在基于接收信号强度指示RSSI 的定位中,已知发射节点的发射信号强度,接收节点 根据接收到信号的强度计算出信号的传播损耗,利用理论和经验模型将传输损耗转化为距离,再利用已有的算法计算出节点的位置。该技术硬件要求较低、算法相对简单,在实验室环境中表现出良好特性;但由于环境因素变化的原因,在实际应用中往往还需要改进。接收信号强度是发射功率和发射器与接收器间距离的函数。 接收信号强度RSSI理论值可由式 (1)表示： RSSI=-(10n·lgd+A)(1) 其中，n代表信号传播常量，也叫传播指数；d代表距发射器间的距离；A代表距离1 m时的接收信号强度。
一文读懂zigbee技术的协议原理 一.前言 从今天开始，我们要正式开始进行zigbee相关的通信实验了，我所使用的协议栈是ZStack 是TI ZStack-CC2530-2.3.0-1.4.0版本，大家也可以从TI的官网上直接下载TI公司为cc2530写的协议栈代码，毕竟，我们作为初学者，应该先不要去深究协议栈是怎么用代码编写的，毕竟zigbee已经相当成熟了，我们应该先学会使用zigbee协议栈进行通信，并能应用于实际项目中，比如说智能家具，不知道大家是不是有同感，所以下面我就先给大家介绍一下zigbee通信的原理以及体系架构。 二.ZStack 体系架构 ZStack 的体系结构由称为层的各模块组成。每一层为其上层提供特定的服务：即由数据服务实体提供数据传输服务；管理实体提供所有的其他管理服务。每个服务实体通过相应的服务接入点(SAP) 为其上层提供一个接口，每个服务接入点通过服务原语来完成所对应的功能。 ZStack 根据IEEE 802.15.4 和ZigBee 标准分为物理层，介质接入控制层，网络层，应用层。物理层提供了基础的服务，数据传输和接收，网络层提供了各个节点连入的服务，是zigbee网络通信的关键，应用层是我们关注的重点，提供了应用的框架和ZDO。大家如果想了解体系结构的具体内容，可以自己去看说明文档，下面我给大家介绍一下zigbee 工作原理。 ZStack 采用操作系统的思想来构建，采用事件轮循机制，而且有一个专门的Timer2 来负责定时。从CC2530 工作开始，Timer2 周而复始地计时，有采集、发送、接收、显示…等任务要执行时就执行。当各层初始化之后，系统进入低功耗模式，当事件发生时，唤醒系统，开始进入中断处理事件，结束后继续进入低功耗模式。如果同时有几个事件发生，判断优先级，逐次处理事件。这种软件构架可以极大地降级系统的功耗。 整个ZStack 的主要工作流程，如图所示，大致分为以下6 步：(1) 关闭所有中断；(2) 芯
基于Zigbee的校园个人安全保障系统 （南京农业大学工学院电气工程系yesen_2008@https://www.doczj.com/doc/666215280.html,） 摘要;针对传统的安全监控方式不能及时发出报警求救信号，贻误最佳救援时间情况，提出了利用zigbee 无线传感网的定位功能，结合嵌入式技术，开发一套具有实时性强，功耗低，操作简捷的安全监测系统的方案，并成功实现该项功能。本文介绍了基于CC2430和CC2431芯片组建的MESH型网络在校园内实现定位功能的应用及如何结合电子地图，在嵌入式终端设备显示定位信息的过程。 关键词：zigbee网络；定位技术；安防系统；嵌入式系统；CC2431； A ZigBee -based personal security system in campus Abstract:In traditional safety monitoring way cannot immediately send out a warning signal for help, delay the best relief time situation, proposed the use of zigbee wireless sensor network positioning function, combined with embedded technology, the development of a powerful real-time performance, low power consumption, simple operation of the safety monitoring system scheme, and achieve the function. This paper introduces the CC2430 and CC2431 chips based on a MESH type in the campus network positioning of the application and realization function how to combine the electronic map, in embedded terminal positioning information that the process. Keywords: Zigbee network；positioning technology；security system；Embedded system；CC2431 0.引言 传统的安全监测系统通常只能是在安全事件发生之后，为安全事件提供监控视频或音频的资料，而不能对突发事件做出及时快速的反应，经常错过最佳的救援时间。此外，在校园、小区等建筑物较多，环境较复杂的区域，快速准确的确定事发地点的空间位置可以帮助安保人员迅速的赶到事发地点，能将安全事件造成的损失降到最低。基于Zigbee技术的无线定位系统则能很好的解决上述问题。 Zigbee技术是基于IEEE 802.15.4协议而建立用于解决低成本、低功耗、低复杂度、低传输速率、近距离的设备的联网应用。ZigBee采用DSSS(Direct Sequence Spread Spectrum)技术。功耗更低，以一般电池而言，ZigBee产品可使用数月至数年之久。强大的设备联网功能主要支持三种自组织无线网络类型，即星型结构、网状结构(Mesh) 和簇状结构(Cluster tree)。特别是网状结构，具有很强的网络健壮性和系统可靠性。传输速率为20 k～250 kbps，点对点传输距离在70~100m之内。 1.系统功能 该系统的定位功能是利用事先在校园中组建好的Zigbee网络，监控校园内具有网络覆的盖区域内人员安全状态。当有意外情况发生时，求救者将随身携带的求救信号发生器（RFD设备）打开，发出求救信号。嵌入式手持终端设备接收到求救信号后，发出报警声，提示安保人员有意外情况发生，并将求救者的实际位置以闪烁的亮点显示在电子地图上，并显示距其最近的参考节点。安保人员通过查看嵌入式
计算机与信息技术学院 课程教案 专业物联网工程 课程Zigbee网络原理与应用 讲授人姚建峰 2015 年 9月10日
(一) 课程名称：Zigbee网络原理与应用 (二) 学时学分：周4学时，3学分 (三) 预修课程：电子线路、数字逻辑、计算机组成原理、高级语言程序设计 (四) 使用教材 ZigBee技术与实训教程――基于CC2530的无线传感网技术，清华大学出版社，2014年5月第1版 (五) 教学参考书(3本以上) 1、李文仲编著：《Zigbee2006无线网络与无线定位实战》，北京航空航天大学出版社，2008年1月第1版； 2、王小强编著：《Zigbee无线传感器网络设计与实现》，化学工业出版社，2012年6月第1版； 3、郭渊博编著：《Zigbee技术与应用》，国防工业出版社，2010年6月第1版。 （六）教学方法：课堂讲授，课堂演示，师生互动，理论与实验结合教学。 (七) 教学手段：多媒体教学。 (八) 考核方式：闭卷考试。 (九) 学生创新精神与实践能力的培养方法：结合实验、具体应用、小组讨论等方式使学生掌握Zigbee技术开发的基本方法，提高学生分析问题和解决问题的能力，培养学生的动手能力和创新能力。 (十) 其它要求：严格考勤，学生课堂表现和实验完成情况占学生成绩的30%，期末成绩占70%。
第一章无线传感器网络 教学时数：2学时 教学目的与要求：主要让学生理解无线传感网络的主要概念，了解无线传感网络的发展历程、研究现状与研究前景、应用领域，掌握无线传感网络的特点、网络体系结构、关键技术。 教学重点：无线传感器网络体系结构。 教学难点：无线传感器网络的关键技术。 第一节无线传感器网络概述(了解) 1.无线传感器网络的概念： 无线传感器网络就是由部署在监测区域内大量的廉价微型传感器节点组成，通过无线通信方式形成的一个多跳的自组织的网络系统，其目的是协作地感知、采集和处理网络覆盖区域中被感知对象的信息，并发送给观察者。传感器、感知对象和观察者构成了无线传感器网络的三个要素。 2.无线传感器网络的发展历程： 第一阶段:最早可以追溯至越战时期使用的传统的传感器系统。当年美越双方在密林覆盖的“胡志明小道”进行了一场血腥较量，“胡志明小道”是胡志明部队向南方游击队输送物资的秘密通道，美军对其进行了狂轰滥炸，但效果不大。后来，美军投放了2万多个“热带树”传感器。“热带树”实际上是由震动和声响传感器组成的系统，它由飞机投放，落地后插入泥土中，只露出伪装成树枝的无线电天线，因而被称为“热带树”。只要对方车队经过，传感器探测出目标产生的震动和声响信息，自动发送到指挥中心，美机立即展开追杀，总共炸毁或炸坏4.6万辆卡车。 第二阶段:二十世纪80年代至90年代之间。主要是美军研制的分布式传感器网络系统、海军协同交战能力系统、远程战场传感器系统等。这种现代微型化的传感器具备感知能力、计算能力和通信能力。因此在1999年，商业周刊将传感器网络列为21世纪最具影响的21项技术之一。 第三阶段:21世纪开始至今，也就是9·11事件之后。这个阶段的传感器网络技术特点在于网络传输自组织、节点设计低功耗。除了应用于反恐活动以外，在其它领域更是获得了很好的应用，所以2002年美国国家重点实验室－－橡树岭实验室提出了“网络就是传感器”的论断。 3.无线传感器网络研究现状： （1）国外无线传感器网络的研究现状 1998年，美国国防部提出了“智能尘埃”的概念，最先开始无线传感器网络技术的研究，目的是为监控敌方的活动情况而不被察觉。2001年，美国陆军提出“灵巧传感器网络通信”计划，将无人值守式弹药、传感器和未来战斗系统
基于zigbee系统的人员定位系统简介一系统设计原理 人员定位管理系统是采目前最先进的Zigbee无线识别技术，ZigBee技术基于IEEE802.15.4协议，2.4GHZ高频率，自组网技术，是一种新型的具有统一技术标准的无线通信技术。协议内部数字信号强度（RSSI）与无线连接质量（LQI）2个高精度，高标准的数字量使我们硬件定位系统的关键基础。其算法核心：每个路由节点接收到Tag的数据以后，从数据结构体提取内部数字信号强度（RSSI）与无线连接质量（LQI），根据多个路由节点，提取不同的RSSI。LQI数值计算出相对应的位置。当Tag达到摸一个路由附近时候，数值达到最大，此时会记录此Tag经过次路由，以便描述Tag踪迹时候使用。 zigbee网络是由终端节点、路由、和协调器 3种设备构成。协调器收集所有节点和路由的信息，通过RS232发给监控计算机。通常放在距离控制室最近的位置。根据现场实际安装的要求，或者结构布局限制，有效的安装无线路由节点，从而构成完整通讯网络。待定位人员必须随身携带标识卡，当持卡人员经过设置识别系统的地点时被系统识别。系统将读取该卡号信息，通过zigbee传输网络，将持卡人通过的路段、时间等资料传输到网关 二硬件系统 系统由四部分组成：人员标签终端、读卡器与数传设备、Zigbee网关、后台管理平台。同时监护中心提供丰富的图形操作界面，接受指挥人员操作指令
1，服务器部分 可以是PC或专用服务器，提供RS232串口或以太网接口。接收TAG数据后，通过一定算法来处理TAG数据并结合地图来展示人员位置与相关紧急报警信息。2网关： 服务器和Zigbee网络之间的桥接设备，网络中所有的标签信息最终汇聚到网关，再传输至服务器。根据应用需求，网关可以使用RS232接口、RJ45接口、无线WiFi、GPRS等接口和技术和服务器连接 3 Reader读卡器与路由节点： 负责读取TAG相关信息并利用Zigbee网络远传数据到网关，在标签通讯范围内的读卡器都会收到TAG标签数据。 4 TAG标签： 腕带式标签周期性的唤醒发送广播包数据，在标签通讯范围内的读卡器都会收到该标签相关数据。由于标签大部分都处于休眠模式下，故使用纽扣电池即可满足应用。 三、后台软件功能： 通过收集TAG与Reader读卡器的ID与位置信息数据，经过软件一定算法，直观展现人员定位信息。该系统主要有人员定位、人员轨迹、人员状态、紧急报警、系统设置、档案管理等功能模块组成。 3.1人员定位：随时知道用户在什么位置，并在地图上显示位置 3.2人员轨迹：能够根据系统记录的人员位置与时间，绘制出人员在一定时间范围内的活动轨迹。 3.3人员状态：结合位置记录人员佩戴标签上的相关传感器信息，例如体温、震动传感器等。 3.4紧急报警：需要特定服务，可以通过TAG的按键进行呼救。服务器收到紧 急呼救后，要通知管理人员或领导及时处理相应情况。
ZigBee定位解决方案 什么是Zigbee Zigbee是IEEE802.15.4协议的代名词。根据这个协议规定的技术是一种短距离、低功耗的无线通信技术。这一名称来源于蜜蜂的八字舞，由于蜜蜂(bee)是靠飞翔和“嗡嗡”(zig)地抖动翅膀的“舞蹈”来与同伴传递花粉所在方位信息，也就是说蜜蜂依靠这样的方式构成了群体中的通信网络。其特点是近距离、低复杂度、自组织、低功耗、低数据速率、低成本。主要适合用于自动控制和远程控制领域，可以嵌入各种设备。 简而言之，ZigBee就是一种便宜的，低功耗的近距离无线组网通讯技术。Zigbee的起源 Zigbee, 在中国被译为"紫蜂",它与蓝牙相类似.是一种新兴的短距离无线技术. 用于传感控制应用(sensor and control). 此想法在IEEE 802.15工作组中提出,于是成立了TG4工作组,并制定规范IEEE 802.15.4. 2002年,zigbee Alliance成立. 2004年,zigbee V1.0诞生.它是zigbee的第一个规范.但由于推出仓促,存在一些错误. 2006年,推出zigbee 2006,比较完善. 2007年底,zigbee PRO推出 zigbee的底层技术基于IEEE 802.15.4. 物理层和MAC层直接引用了IEEE 802.15.4 在蓝牙技术的使用过程中，人们发现蓝牙技术尽管有许多优点，但仍存在许多缺陷。对工业，家庭自动化控制和工业遥测遥控领域而言，蓝牙技术显得太复杂，功耗大，距离近，组网规模太小等，而工业自动化，对无线数据通信的需求越来越强烈，而且，对于工业现场，这种无线数据传输必须是高可靠的，并能抵抗工业现场的各种电磁干扰。因此，经过人们长期努力，Zigbee协议在2003年正式问世。另外，Zigb
基于ZigBee技术的无线考勤系统设计 作者姓名：郭帅指导老师：金中朝 摘要：系统基于ZigBee个域网协议和嵌入式系统，使刷卡设备和考勤统计系统分离，具有组网方便，安装拆卸简单，扩容性好，无需布线等特点，可以减少因线路故障带来的损失和不便，提高了系统的稳定性和可靠性。并完成了ZigBee网络的搭建与优化，嵌入式数据库Sqlite的移植以及嵌入式QT的开发等。 关键字：ZigBee, 射频卡考勤，嵌入式网关 1 绪论 随着信息化时代的到来，我们生活的各方面都和信息化息息相关。社会的管理和资金的流通也已经进入信息化的革命。非接触IC卡“一卡通”便是信息化革命的产物之一。本系统设计的目的是为了实现考勤数据采集、数据统计和信息查询过程的无线化和自动化。方便用户对考勤数据的保存和导出。ZigBee是进入21世纪后来出现的一种新型无线通信技术，该协议具有近距离、低复杂度、低功耗、低数据速率、低成本的特点，在智能家居、智能楼宇自动化、工业智能监等控领域具有非常宽广的市场空间。随着多家芯片制造商推出支持ZigBee协议的片上系统解决方案，越来越多的无线控制系统采用ZigBee技术。 系统基于ZigBee个域网协议和嵌入式系统，使刷卡设备和考勤统计系统分离，与目前广泛使用的有线考勤系统相比，具有组网方便，安装拆卸简单，扩容性好，无需布线等特点，可以减少因线路故障带来的损失和不便，提高了系统的稳定性和可靠性。 本文首先介绍了系统的总体拓扑结构，然后详细阐述了刷卡设备和网关设备的硬件设计和软件开发过程，其中包括刷卡驱动电路设计，ZigBee协议栈应用程序设计，QT应用软件设计，Sqlite数据库移植方法等。
聊城大学汽车与交通项目学院大学生科技创新基金管理办法 第一章总则 第一条为提高大学生科学文化素质,培养大学生地创新精神、创业精神、团队合作精神和实践动手能力,鼓励和支持大学生尽早地参与科学研究、技术开发和社会实践等创新活动,特设立汽车与交通项目学院大学生科技创新基金<简称大学生创新基金）. 第二条大学生创新基金地主要来源： 1. 学院划拨专项经费. 2. 政府机关、社会团体、企事业单位、个人等捐赠或资助地经费. 第三条设立大学生创新基金遵循地原则是：“理实结合、鼓励创新、突出重点、注重实效”；资助项目遵循地程序是：“自由申请、公平立项、择优资助、规范管理”. 第二章资助范围 第四条大学生创新基金重点资助学术思想新颖、目地意义明确、立论根据充足、具有创新性和探索性、研究方案合理、技术路线可行、实施条件具备地项目.具体资助范围为： 1. 小发明、小创作、小设计等项目； 2. 开放实验室或实习基地中地综合性、设计性、应用性、创新性实验项目； 3. 有关教师科研课题中地子项目； 4. 专业性研究及创新研究项目； 5. 其他有价值地研究与实践项目. 学生可同时申报聊城大学大学生科技文化创新基金,对未获校级立项地有价值申报项目,学院进行院级评审立项,用院级基金予以资助；获准校级立项地项目,学院进行适当匹配资助. 第三章申报条件 第五条凡我院二年级以上全日制本专科学生均可申请资助.要求申请者必须品学兼优、学有余力,有较强地独立思考能力和创新意识,对科学研究、科技活动或社会实践有浓厚地兴趣和坚强地毅力. 第六条申请者应以项目小组地形式进行立项申请,申请立项地项目小组须有教师参与指导.一个学生只能参加一个项目小组,一位指导教师最多指导2组学生.指导教师一般应由具有硕士以上学位或讲师以上职称地教师担任. 第七条按时完成项目地人员或研究小组成员在项目完成后可以再次申请,但未完成项
基于Zigbee无线定位技术研究
基于ZigBee的无线定位技术研究 摘要： 随着现代通信技术和无线网络的快速发展，人们对定位与导航的需求日益增大，尤其在复杂的室内环境，但是受定位时间、定位精度以及复杂室内环境等条件的限制，比较完善的封闭空间定位技术目前还无法很好地利用。本文的重点就在于设计并实现了一种低成本、实用的无线传感器定位系统。 本论文主要研究了基于ZigBee网络的室内无线定位技术，它包括硬件平台、节点通信程序和上位机监测软件三部分。本文详细介绍了三部分的实现。其中，硬件平台以集成了射频与51微控制器的CC2430芯片为核心，该平台包括射频模块、辅助电路、功能指示电路等。 论文最后对定位系统进行了实际测试。测试表明:本系统达到了设计要求，是一个低成本、易实现的系统。 关键词：ZigBee 无线定位CC2430 Z-STACK
The Research Wireless localization Based on ZigBee Teacher：liu zhi (Changchun university of science and technology of electronic information engineering institute,060412225 wang meng) Abstract： With the rapid development of modern communication technology and wireless network,people's demand for positioning and navigation is increasing. Especially in complex indoor environments, but as the limitation of
创新创业训练计划 项目结题报告 项目编号： 项目名称：智能搜狗 项目级别： 项目负责人： 项目类型： 创新训练 创业训练 创业实践指导教师： 所在学部学院： 教务处制
大连理工大学大学生创新创业训练计划 项目原创性声明 本人郑重声明：所呈交的项目结题报告以及所完成的作品实物等相关成果，是本人和项目组其他成员独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果，不侵犯任何第三方的知识产权或其他权利。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 项目负责人签名： 年月日 项目指导教师审核签名： 年月日
智能搜狗Intelligent Searching
摘要 今年来，随着人们生活水平的提高，人们对日常生活中一些重要的物品或者是家里养的宠物等可移动事物的实时位置尤为关心，希望随时随地都能知道其具体方位，但是现有的GPS技术还未全面普及，价格依然很昂贵，所以，本项目着重研究利用低成本硬件设备实现实时定位的功能，将无线定位技术带入人们生活的方方面面。 通过前期的调查研究，我们发现现在市场上的定位装置价格普遍昂贵，而且功耗较高，本项目利用ZIGBEE模块的低成本、低功耗的特点很好的解决了这些问题。 关键词：无线定位；ZIGBEE
Abstract In recent years,with the development of people’s living standard,people place more attention on the real-time position of something important or mobilizable at home like pets,they want it to be capable that they can attain the specific position of the object at anytime and anywhere.But the GPS has not been popularized,and the price is still very high.Therefore,our project is to do some research to find how to achieve real-time positioning with low-cost hardware,and bring wireless positioning technology into people’s daily life. According to the early investigation,we found that the positioning devices in the market are generally very expensive and have high consumption of energy.Our project is to use the low-cost ZIGBEE module with low power consumption to solve these problems. Key Words：Wireless Positioning;ZIGBEE