基于物联网的低功耗室内定位系统的研究与设计

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近几年,物联网技术在国内外得到了蓬勃的发展。“感知中国、智慧城市”要求先进的科技必须带动传统行业的发展。作为物联网重要应用的室内定位,能够很好的适应这一需求。基于无线传感的物联网感知节点具备体积小、质量轻等优势,使其适合作为定位节点。然而,由于其能量小,也使其作为定位节点面临了诸多难题。首先,要解决的是定位数据传输冲突的问题;其次,要解决的是定位精度问题;最后,网络中节点以电池供电,必须考虑成本、能耗等问题。   本文针对当前室内定位存在的一些问题,以项目需求为背景,对物联网和大型室内定位技术进行了充分的研究,设计了一种基于物联网的低功耗室内定位系统。首先,本文根据系统功能需求,分析了定位系统实现的关键理论技术;针对物联网室内定位系统的研究应用现状,提出了适合于本项目的系统解决方案,即用节点传输数据,在服务器端或客户端定位;并给出系统部分功能的软硬件体系结构设计。其次,本文选用并设计了433MHz低功耗的无线射频节点CC1101作为无线通信节点,针对大规模无线节点通信时信道冲突问题,设计了冲突避免的通信协议,能够将定位需要的数据可靠的传送到服务器或客户端;在此过程中,充分考虑了节点的能耗和系统时延问题。再次,本文使用RSSI作为定位的基础,以接入网关作为数据通道,在服务器端使用基于RSSI测距的质心算法实现了定位节点的坐标,并存储在数据库中;同时,针对质心算法的一些问题,提出了一种在客户端对RSSI值进行分类的定位方法,证实了该方法的可行性;还对两种方法各自产生的误差进行了分析。最后,本文对无线节点的性能、稳定性进行了大量的测试,验证了通信协议的可靠性,对定位结果进行了分析;并对整个系统进行联调,将定位的结果通过网页展示。   本文设计的无线节点具备通用性,无线通信协议也具备可扩展移植性。定位结果能够准确的展示在网页上。本文提出的基于RSSI分类的定位方法具备可行性。总的来说,本文设计的室内定位系统稳定可靠,在部分节点瘫痪的情况下,仍能正常工作,同时节约了成本,提高了能效,满足了该项目的要求。
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