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基于无线传感网的智能小车的定位与追踪【字数:12097】

2024-02-25 17:00编辑: www.jxszl.com景先生毕设
本文通过对无线传感器网络的学习与研究,主要使用zigbee技术的支持构建了一个小型的无线传感器网络,结合实际应用情况,选择了基于RSSI信号强度值的测距方法,并使用传播路径损耗模型,即shadowing模型来计算与RSSI值相对应的实际距离。最后,在实际应用中,将未知节点放置在智能小车上,令智能小车自动行驶,使用matlab处理信号值并设计出上位机界面,将计算出的未知位置的智能小车的二维坐标实时显示在上位机界面的二维坐标系当中。
目录
摘要 1
关键词 1
Abstract 1
Key words 1
1 绪论 1
1.1 课题研究背景及意义 1
1.2 国内外研究与发展现状 2
1.2.1 国外研究现状 2
1.2.2 国内研究现状 2
1.3 论文主要研究内容 2
1.4 论文结构安排 3
2 ZIGBEE技术和无线传感网定位技术 3
2.1 ZIGBEE技术 3
2.1.1 技术简介 3
2.1.2 拓扑结构 3
2.2 无线传感网定位技术 4
2.2.1 基本概念 4
2.2.2 定位技术的分类 4
2.2.3 无线传感网定位系统的构建 5
3 无线定位算法研究 6
3.1 计算节点位置的基本方法 6
3.1.1 三边测距法 6
3.1.2 三角测距法 7
3.1.3 极大似然法 7
3.2 无线传播模型 8
3.2.1 传播路径损耗模型说明 8
3.2.2 模型简化与参数分析 8
3.2.3 参数计算与验证 10
3.3 算法的优化与分析 12
4 定位系统的软硬件设计 13
4.1 智能小车的硬件及开发平台 13
4.1.1 硬件组成 13
4.1.2 开发平台介绍 14
4.2 无线传感网的硬件及开发平台 15
4.2.1 硬件组成 1 *景先生毕设|www.jxszl.com +Q: #351916072
5
4.2.2 开发平台介绍 15
4.3 上位机介绍 16
5 基于ZIGBEE技术的定位系统的实现 17
5.1 ZIGBEE组网 17
5.2 上位机处理数据 17
5.3 上位机显示未知节点坐标 18
5.4 实际场地的实验结果 19
6 总结与展望 20
致谢 20
参考文献 22
附录 23
基于无线传感网的智能小车定位与追踪
引言
1 绪论
1.1 课题研究背景及意义
在1996年时美国联邦通信委员会FCC传达了指示,要求相关的移动运营商以后要为便携式电话使用者提供紧急救援(E911)服务,其内容是需要提供手机使用者所处的位置以便于发生危急情况时能够提供紧急救援服务,至此,位置服务的各种研究及应用出现在了人们的视野中[1]。 随着各种定位技术的诞生,无线传感器网络的理论首次由美国军方在上世纪70年代提出,它最初的设计目的是为了能够给美国士兵提供更多的位置线索。随着无线传感网技术的不断发展以及互联网产业的兴起,无线传感网技术开始作为民用被人们所知,并不断地应用在了各个领域[2]。
无线传感器网络定位技术具有能耗低、自适应、高可靠的优点。其与传统的因特网不同的地方是,它可以随时增加传感器节点或减少传感器节点,具有高度的适应性,能够多变的处理各种不同场所的位置信息,并且可以对现场的信息进行实时采集和处理。因此,无线传感网络无论是在国家安全方面还是在国民生态、经济领域都有着极为广泛的应用前景。最终,无线传感网技术将会深入人们的生活各个层面,随时随地简化人们的生活方式,给更多的民众带来便利[1]。
在我国,无线传感网络技术的发展也提升到了国家层面的关注度,并在2006年将无线传感网技术加入了国家中长期科学发展计划。目前,我国多所大学以及科研机构都在无线传感网技术这一领域取得了较大的进步和成果[2]。
国内外研究与发展现状
国外研究现状
美国首先在二十世纪末期开始了无线传感网的研究工作,分别开展了集成环境的无线网络传感器(WINS)、uAMPS、无线网络嵌入式系统(WEBS)、智能化尘埃(Smart Dust)、分布式的传感器网络(DSN)、对分布式系统升级协调体系结构研究(SCADDS)等许多有关于无线传感网(WSN)的研究项目。美国国防高级研究计划局(Defense Advanced Research Projects Agency,DARPA)每年都会将大量人力金钱投入到无线传感网技术的研究当中,并把控制、计算机、监视、情报等工作整合在一起,因其无线传感网作为其中的一项重要组成部分而专门设立了众多军事传感器网研究项目。美国的众多高校(如加州大学伯克利分校、麻省理工学院)也在推动下进行了大量有关于无线传感网的理论及重要技术的研究工作,一些大型IT公司(例如TI、HP、Intel等等)通过与高校合作的方式参与到无线传感网的开发工作当中,并在之后制定了相关行业标准,对无线传感器网络节点的网络组织、功耗设计、数据处理、微型化方面以及无线传感网应用等方面都取得了较大的研究成果,推动了无线传感器网络的发展。除美国之外,世界上其他的发达国家如加拿大、德国、日本、英国等也开始涉足无线传感网领域并研发出了相关的产品[3]。
国内研究现状
在无线传感网的理论技术以及应用的研究中,中国并没有与世界的先进水平拉开太大的差距,而是几乎是与发达国家同步开始的。目前已知的最早研究记录是1999年由中科院发表的《知识创新工程试点领域方向研究》的报告。2002年国内的科研机构以及一些大学也开始了对无线传感网中传感网节点、定位技术、数据管理以及时间同步方面的研究。中国国家自然科学基金委员会在2004年将一项无线传感网络项目列为重点研究项目,并在次年将无线传感网基础理论及重要技术列入计划。目前,国内也有越来越多的公司和企业开始关注无线传感器网络技术及应用的发展,并不断地推出对无线传感网以及ZigBee技术的研究解决方案[4]。

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