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基于ZigBee无线传感器网络的室内定位系统研究与设计
资料介绍
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基于 ZigBee 无线传感器网络的
室内定位系统研究与设计
□朱寒 毛如梦 王炳伟 江苏师范大学物电学院
【摘要】 随着科学技术水平的提高，各种技术均有着较快的发展速度，其中嵌入式技术、无线通信技术、纳米技术与智能传感器技
术均有着广泛的应用，近几年，无线传感器网络的研究日益深入，它与诸多的技术进行着融合，如：计算机技术、网络技术、设计技
术与通讯技术等，在此基础上，无线传感器网络具有了网络化、系统化与集成化的特点。在此基础上，本文研究了 ZigBee 无线传感
器网络及 ZigBee 无线定位系统，旨在提高无线定位的可靠性、稳定性与经济性。
【关键词】 ZigBee 无线传感器网络 定位系统 设计
引言：目前，社会正处于信息时代，智能化与信息化是
时代最为显著的特点，为了满足人们的无线定位需求，无线
定位系统随之出现，该系统结合了各种技术，主要有信息采
集处理、网络通讯技术、嵌入式软硬件与无线数据传输等。
随着各项技术的发展，ZigBee 无线传感器网络满足了人们的
室内定位需求，它具有诸多的优点，如：可靠性、准确性、
灵活性与高效性等。
的角色，其芯片为 CC2430 芯片。ZigBee 通讯方式主要有单
点传送，它属于标准寻址传送模式，还包括间接传统与广播
传送等。3、协议栈结构。协议栈结构具有七层，其中较为
重要的为物理层、访问控制层、网络层与应用层。应用层还
包括安全与鉴权、数据汇聚与设备发现等。
二、ZigBee 无线定位系统设计
1、芯片的选择。在纳米技术的支持下，芯片得到了快
速的发展，其产量在逐年增多。同时，其生产的成本也在逐
渐降低，芯片的集成度也在进一步提高，芯片具有了更多的
功能，其供电的管理也具有了集中性，在此基础上，系统的
功耗得到了降低。ZigBee 无线定位系统的低功耗特点对其发
展有着积极的意义。ZigBee 芯片的种类较多，因此，对于
ZigBee 无线定位系统而言，要选择低成本、低功耗、微型化
一、ZigBee 无线传感器网络的概况
1.1 ZigBee 定位系统的设计
ZigBee 无线传感器网络定位系统是由两部分组成的，分
别为 ZigBee 无线网络定位系统与 CAN 总线数据传输系统。
两个系统均具有先进性，其网络结构结合了有线与无线，有
线部分主要承担着传输数据的任务，无线部分主要承担着采
集数据的任务。无线传感器网络其设备的安装十分便捷，此
时的定位系统布线具有广泛性与全面性，同时此系统具有可
靠性、稳定性与灵活性的特点。ZigBee 无线传感器网络的设
计要求如下：1、功耗低。在设计时，首先要解决的问题便
是无线传感器网络节点的功耗问题，该网络的节点具有众多
的数量，同时其分布也具有广泛性，在此基础上，供电设备
的更换具有较高的难度，此时对节点功耗有着严格的要求，
不仅要保持较低的功耗，还要保持较长的供电时间。2、成
本低。无线传感器网络节点设计的优劣是有其成本进行衡量
的，虽然其节点的布置工作量较大，但仍要注重对其成本的
控制，唯有保证成本的最低值，才能够实现节点的广泛运用。
此时，无线传感器节点的设计要具有简洁性。3、微型化。
网络设备节点要保证其体积的最小化，在不影响目标系统特
性的基础上，对软件程序进行设计，此时的模块要具备简洁
性与精准性，避免冗余代码的出现；同时软件代码要保持独
特性与针对性，不同的系统配有相应的代码。4、稳定性。
网络节点的稳定性主要是对硬件的要求，即便外部环境发生
变化，其硬件也要保持稳定的工作，具体的模块包括微处理
与简洁性的芯片，如：CC2430 与 CC2431 芯片 [2]
。
2、芯片的功能。CC2430 芯片属于参考节点芯片，其优
点如下：低功耗、高集成、抗干扰、强灵敏，其功能主要有
DMA 功能，硬件支持功能、数字化支持功能与集成安全协
处理器，同时还具备电池监测功能。CC2431 芯片属于定位
节点芯片，它具有低功耗的特点，满足了 ZigBee 无线传感器
网络的实际需求，因此，具有较强的适用性；同时该芯片的
定位具有较高的准确性，其成本也相对较低，因此，在市场
上具有较强的竞争力。
3、硬件电路设计。ZigBee 无线网络对网络节点有较
高的要求，如：低功耗与低成本，因此，对芯片的选择为
CC2430，该芯片具有较高的集成度，同时构建过程中对外围
元器件的需求量较少，进而成本得到了控制。
4、软件程序设计。ZigBee 无线传感器网络定位系统要
硬件平台设计的背景下，对软件平台展开了设计，主要的软
件程序分为参考节点与定位节点，此时的节点具有无线定位
的功能。在软件系统中选用了 C 语言进行的编写。
参考节点的设计功能有定位网络、收发数据、收集定位
节点信号强度、保存网络 ID 与坐标信息等。定位节点的设
计功能有定位网络、收发数据、控制参考节点的信号强度、
器、无线通信、电源模块与传感器模块 [1]
。
1.2 ZigBee 协议栈的概述
1、技术特点。具体内容如下：低速率、低功耗、安全性、
可靠性、灵活性与自愈性，同时其成本较低、容量较大。2、
节点与通讯。ZigBee 网络节点主要有三类，分别为协调器、
参考节点与定位节点，第一个节点在整个系统中扮演着重要
保存与发送网络 ID 与坐标信息 [3]
。
总结：综上所述，无线定位技术在不断发展，促进了
ZigBee 无线传感器网络的完善，该网络具有一系列的优点，
如：低成本、低功耗与便捷性、灵活性等，为了满足人们的
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