基于Zigbee无线定位技术研究毕业论文

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，尤其在复杂的室环境，但是受定位时间、定位精度以及复杂室环境等条件的限制，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 positioning time, positioning accuracy as well as the complexity of the indoor environment conditions, well-positioning technology is still unable to be used in an encloseure space. The combination of ZigBee technology and localization is one of the key researches.

This paper, aiming at ZigBee network, investigates the indoor wireless location techniques and implements a real-time localization system. This paper achieves a localization system. three parts are included. They are hardware platform, communication program of nodes and PC monitor software. The achievement of every part is clear introduced in this paper. The core of hardware platform is CC2430 which is integrated by RF and 51 MCU, the localization nodes are designed and made. It includes RF module, auxiliary module and function indication circuits.

In the end, practical test is implemented. This system is confirmed to be a

good one, it is a low cost and easy achieved system.

Keywords: ZigBee Wireless localization CC2430 Z-STACK

毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明

原创性声明

本人重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知，除文中特别加以标注和致的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了意。

作者签名：日期：

指导教师签名：日期：

使用授权说明

本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部容。

作者签名：日期：

学位论文原创性声明

本人重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。

作者签名：日期：年月日

学位论文使用授权书

本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权大学可以将本学位论文的全部或部分容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。

涉密论文按学校规定处理。

作者签名：日期：年月日

导师签名：日期：年月日

注意事项

1.设计（论文）的容包括：

1）封面（按教务处制定的标准封面格式制作）

2）原创性声明

3）中文摘要（300字左右）、关键词

4）外文摘要、关键词

5）目次页（附件不统一编入）

6）论文主体部分：引言（或绪论）、正文、结论

7）参考文献

8）致

9）附录（对论文支持必要时）

2.论文字数要求：理工类设计（论文）正文字数不少于1万字（不包括图纸、程序清单等），文科类论文正文字数不少于1.2万字。

3.附件包括：任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件）。

4.文字、图表要求：

1）文字通顺，语言流畅，书写字迹工整，打印字体及大小符合要求，无错别字，不准请他人代写

2）工程设计类题目的图纸，要求部分用尺规绘制，部分用计算机绘制，所有图纸应符合国家技术标准规。图表整洁，布局合理，文字注释必须使用工程字书写，不准用徒手画

3）毕业论文须用A4单面打印，论文50页以上的双面打印

4）图表应绘制于无格子的页面上

5）软件工程类课题应有程序清单，并提供电子文档

5.装订顺序

1）设计（论文）

2）附件：按照任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件）次序装订

引言 (1)

第一章绪论 (2)

1.1 课题研究背景与意义 (2)

1.2 基于测距的定位技术介绍 (2)

1.3 国外研究现状 (3)

1.4 无线定位系统未来发展趋势 (3)

第二章ZigBee技术概述 (5)

2.1 ZigBee简介 (5)

2.2 ZigBee网络的构成 (5)

2.2.1星状网络拓扑 (6)

2.2.2对等网络拓扑 (7)

2.3 ZigBee协议的研究 (8)

2.4 ZigBee技术应用前景 (8)

第三章基于ZigBee技术定位系统的设计 (10)

3.1 ZigBee定位技术的介绍 (10)

3.2 系统所采用的算法介绍 (11)

3.2.1 基于RSSI测距算法 (11)

3.2.2三边测量法 (11)

3.3 系统硬件设计 (12)

3.3.1硬件总体规划 (12)

3.3.2无线通信芯片CC2430 (12)

3.3.3 CC2430射频模块设计 (13)

3.3.5定位节点软件设计 (16)

第四章定位功能测试 (20)

4.1 测试条件与环境 (20)

4.2测试结果 (20)

第五章结论 (21)

致 (23)

参考文献 (24)

Zigbee组网流程——理论

星形网络和树型网络可以看成是网状网络的一个特殊子集，所以接下来分析如何组建一个Zigbee网状网络。组建一个完整的Zigbee网络分为两步：第一步是协调器初始化一个网络；第二步是路由器或终端加入网络。加入网络又有两种方法，一种是子设备通过使用MAC层的连接进程加入网络，另一种是子设备通过与一个先前指定的父设备直接加入网络。一、协调器初始化网络协调器建立一个新网络的流程如图1所示。图1 协调器建立一个新网络 1、检测协调器建立一个新的网络是通过原语NLME_NETWORK_FORMATION.request发起的，但发起NLME_NETWORK_FORMATION.request原语的节点必须具备两个条件，一是这个节点具有ZigBee协调器功能，二是这个节点没有加入到其它网络中。任何不满足这两个条件的节点发起建立一个新网络的进程都会被网络层管理实体终止，网络层管理实体将通过参数值为INVALID_REQUEST的NLME_NETWORK_FORMATION.confirm的原语来通知上层这是一个非法请求。 2、信道扫描协调器发起建立一个新网络的进程后，网络层管理实体将请求MAC子层对信道进行扫描。信道扫描包括能量扫描和主动扫描两个过程。首先对用户指定的信道或物理层所有默认的信道进行一个能量扫描，以排除干扰。网络层管理实体将根据信道能量测量值对信道进行一个递增排序，并且抛弃能量值超过了可允许能量值的信道，保留可允许能量值内

的信道等待进一步处理。接着在可允许能量值内的信道执行主动扫描，网络层管理实体通过审查返回的PAN描述符列表，确定一个用于建立新网络的信道，该信道中现有的网络数目是最少的，网络层管理实体将优先选择没有网络的信道。如果没有扫描到一个合适的信道，进程将被终止，网络层管理实体通过参数仠为STARTUP_FAILURE的NLME_NETWORK_FORMATION.confirm的原语来通知上层初始化启动网络失败。 3、配置网络参数如果扫描到一个合适的信道，网络层管理实体将为新网络选择一个PAN描述符，该PAN 描述符可以是由设备随机选择的，也可以是在NLME_NETWORK_FORMATION.request里指定的，但必须满足PAN描述符小于或等于0x3fff，不等于0xffff，并且在所选信道内是唯一的PAN描述符，没有任何其它PAN描述符与之是重复的。如果没有符合条件的PAN 描述符可选择，进程将被终止，网络层管理实体通过参数值为STARTUP_FAILURE的NLME_NETWORK_FORMATION.confirm的原语来通知上层初始化启动网络失败。确定好PAN 描述符后，网络层管理实体为协调器选择16位网络地址0x0000，MAC子层的macPANID 参数将被设置为PAN描述符的值，macShortAddress PIB参数设置为协调器的网络地址。 4、运行新网络网络参数配置好后，网络层管理实体通过MLME_START.request原语通知MAC层启动并运行新网络，启动状态通过MLME_START.confirm原语通知网络层，网络层管理实体再通过NLME_NETWORK_FORMATION.confirm原语通知上层协调器初始化的状态。 5、允许设备加入网络只有ZigBee协调器或路由器才能通过NLME_PERMIT_JOINING.request原语来设置节点处于允许设备加入网络的状态。当发起这个进程时，如果PermitDuration参数值为0x00，网络层管理实体将通过MLME_SET.request原语把MAC层的macAssociationPermit PIB 属性设置为FALSE，禁止节点处于允许设备加入网络的状态；如果PermitDuration参数值介于0x01和0xfe之间，网络层管理实体将通过MLME_SET.request原语把macAssociationPermit PIB属性设置为TRUE，并开启一个定时器，定时时间为PermitDuration，在这段时间内节点处于允许设备加入网络的状态，定时时间结束，网络层管理实体把MAC层的macAssociationPermit PIB属性设置为FALSE；如果PermitDuration参数的值为0xff，网络层管理实体将通过MLME_SET.request原语把macAssociationPermit PIB属性设置为TRUE，表示节点无限期处于允许设备加入网络的状态，除非有另外一个NLME_PERMIT_JOINING.request原语被发出。允许设备加入网络的流程如图2所示。

ZIGBEE无线定位技术

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的系统结构和组网方式

简介 ZigBee是一种新兴的短距离、低功耗、低数据传输速率的无线网络技术，它是一种介于无线标记技术和蓝牙之间的技术方案。ZigBee是建立在IEEE802.15.4标准之上，它确定了可以在不同制造商之间共享的应用纲要。IEEE802.15.4标准定义了ZigBee协议的PHY层和MAC层。PHY层规范确定了在2.4GHz(全球通用的ISM频段)以250kb/s的基准传输率工作的低功耗展频无线电以及另有一些以更低数据传输率工作的915MHz（北美的ISM频段）和868MHz（欧洲的ISM频段）的实体层规范。MAC层规范定义了在同一区域工作的多个IEEE802.15.4无线电信号如何共享空中通道。为了促进ZigBee技术的发展，2001年8月成立了ZigBee联盟，2002年下半年，英国Invensys公司、日本三菱电子公司、美国摩托罗拉公司以及荷兰飞利浦半导体公司四大巨头共同宣布，它们将加入“ZigBee联盟”，目前该联盟已经有150多家成员，以研发名为ZigBee的下一代无线通信标准。正如前面所述，ZigBee不仅仅只是802.15.4的名字，IEEE802.15.4仅处理低级MAC层和PHY层协议，所以ZigBee联盟对其网络层协议和API进行了标准化，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。 ZigBee的组成和构网方式 1.FFD和RFD 利用zigbee技术组件的无线个人区域网（WPAN）是一种低速率的无线个人区域网（LR WPAN），这种低速率个人区域网的网络结构简单、成本低廉，具有有限的功率和灵活的吞吐量。在一个LR WPAN网络中，可同时存在两种不同类型的设备，一种是具有完整功能的设备（FFD），另一种是简化功能的设备（RFD）。在网络中，FFD通常有3中工作状态：（1）作为个人区域网络（PAN）的主协调器；（2）作为一个普通协调器；（3）作为一个终端设备。FFD可以同时和多个RFD或其他FFD通信。而RFD则只用一种工作状态即作为一个终端设备，并且一个RFD只能和一个FFD通信。2.ZigBee的体系结构 ZigBee体系结构主要有物理（PHY）层、媒体接入控制（MAC）层、网络/安全层以及应用框架层构成，如下图所示：

基于ZigBee技术的RFID空间定位系统

中图分类号:TP391 文献标识码:A 文章编号:1009-2552(2009)09-0102-04 基于ZigBee技术的RFID空间定位系统房淑芬 (辽宁省铁岭师范高等专科学校,铁岭112001) 摘　要:通过ZigBee mote与RFID reader结合的方式应用随机数定位算法展示了一种低能耗的基于Zigbee技术的R FID空间定位系统,使得对佩带了Zigbee mote的人可以实时进行定位。在本系统中,通过使用基于取样的表示方法,定位算法能够表示任意分布。通过将系统实现的算法与算法原型比较,可以发现在Non-Line-Of-Sight(NLOS)场景下,本算法的定位错误(positioning er-r ors)有明显改进。关键词:RFI D;ZigBee;空间定位算法 RFID space location system based on ZigBee technology FANG Shu-fen (Tieling Normal C ollege of Liaoning Province,Tieling112001,China) Abstract:This paper presented a low energy cost RFID space location system based on Zigbee technology by using the combination of ZigB ee mote and R FID reader,and random sa mpling algorithm,by which a person holding an Zigbee mote can be located in real time.In this system,by using the representation based on random sa mpling,the location algorithm can represent ar bitrar y distribution.According to the comparison of the algorithm implemented in this system and the prototype algorithm,we it is concluded that the location err ors in this algorithm have been distinctly impr oved under the scenario of Non-Line-Of-Sight(NL OS). Key words:RFID;ZigBee;space location algorithm 0　引言移动计算设备、无线技术和Inter net的飞速发展,促使人们对位置感知的服务系统越来越感兴趣。在许多应用中,都需要知道一个物体的确切位置。其中,GPS[1]是最著名,也是应用最广泛的定位系统,它被用来对户外移动的物体进行定位。对于室内的定位机制,有红外线[2]、超声波[3]、RFID[4]等等。上面介绍了三种基于网络的定位机制。它们的共同点是采用固定的接收装置来接收佩带在人或物体上的发射装置发出的信息并将这些信息通过有线网络转发到控制中心。这些机制经常在一些跟踪系统中被采用。红外线机制为每一个物体附带一个标签,这些标签周期性地通过红外线发射器发射自己的唯一的ID,固定的接收装置接收这些信息并通过有线网络将这些信息传到控制中心,通过这种方式来实现对室内物体的识别、定位。但是,这种机制存在两个缺点,首先它要求发射装置跟接收装置之间的光线不能被阻隔,另外,它要求在一个建筑内布置一个有线的网络以进行数据的传输。超声波机制与红外线机制的区别就是把红外线换成了超声波。但是,由于目前超声波装置结构比较复杂,使得它的成本过高,目前还很难让大多数用户接受。RFID定位的典型系统是LANDMARC(Location identification based on dynamic active RFID calibra-tion)[4],它使用tags和r eaders来实现定位。这一系统的精确度随着所部署的tag的密度的增加而增加。但是部署太多的ta g是不实际的。收稿日期:2009-02-10 作者简介:房淑芬(1965-),女,副教授,本科,研究方向为电子测量技术。 — 102 —

ZigBee的工作原理

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

基于Zigbee无线定位技术研究毕业论文

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，尤其在复杂的室环境，但是受定位时间、定位精度以及复杂室环境等条件的限制，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 positioning time, positioning accuracy as well as the complexity of the indoor environment conditions, well-positioning technology is still unable to be used in an encloseure space. The combination of ZigBee technology and localization is one of the key researches. This paper, aiming at ZigBee network, investigates the indoor wireless location techniques and implements a real-time localization system. This paper achieves a localization system. three parts are included. They are hardware platform, communication program of nodes and PC monitor software. The achievement of every part is clear introduced in this paper. The core of hardware platform is CC2430 which is integrated by RF and 51 MCU, the localization nodes are designed and made. It includes RF module, auxiliary module and function indication circuits. In the end, practical test is implemented. This system is confirmed to be a

Zigbee组网流程

1、网络形成组网开始时，网络层首先向MAC层请求分配协议所规定的信道，或者由PHY层进行有效信道扫描，网络层管理实体等待信道扫描结果，然后根据扫描结果选择可允许能量水平的信道。找到合适的信道后，为这个新的网络选择一个个域网标识符(PANID)。PANID可由网络形成请求时指定，也可以随机选择一个PANID(除广播PANID固定为0xFFFF外)，PANID 在所选信道中应该是唯一的。PANID一旦选定，无线网关将选择16位网络地址0x0000作为自身短地址，同时进行相关设置。完成设置后，通过MAC层发出网络启动请求，返回网络形成状态。 2、网络维护网络维护网络维护主要包括设备加入网络和离开网络过程。当网络形成后，通过网络管理实体设定MAC层连接许可标志来判断是否允许其他设备加设备初始化为协调器入网络。加入方式有联合方式和直接方式，在协议实现中采取直接加入网络方式。这种方式下由待加入的设备发送请求加入信标帧，网关接收到后，网络管理实体首先判断这个设备是否已存在于网络。存在，则使其加入网络；若不存在，则向设备发送信标帧，为这个设备分配一个网络中唯一的16位的短地址。这里的信标帧是由网关无线协议MAC层生成作为PHY层载荷，它包含PANID、加入时隙分配等信息。网内设备也可以请求断开网络。当网关收到设备断

开连接请求后，MAC层向网络层发送报告，开始执行断开流程，从设备列表中删除该设备相关信息。网络层上层请求网络层发现当前在运行的网络： NLME NETWORK DISCOVERY.request(ScanChannels,ScanDuration) ScanChannels:高5为保留（b27~b31）,低27为分别表示27个有效信道，该位为1，表示扫描；为0不扫描。 ScanDuration：扫描时间，aBaseSuperframeDuration*(2^n+1),n为ScanDuration值。网络层在家收到该原语后，将通过检查ScanChannels参数发现网络，如果该设备为一个FFD 设备，则执行主动的扫描。如果为一个RFD设备，倘若设备实现主动扫描，那么他会执行主动的扫描，否则一个合适的父节点需要满足三个条件：匹配的PAN标志符、链路成本最大为3、允许连接，为了寻找合适的父节点，NLME_JOIN.request原语请求网络层搜索它的邻居表，如果邻居表中不存在这样的父节点则通知上层，如果存在多个合适的父节点则选择具有最小深度的父节点，如果存在多个具有最小深度的合适的父节点则随机选择一个父节点。

ZigBee的工作原理

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

zigbee网络建立过程简介(G1)知识讲解

z i g b e e网络建立过程简介(G1)

星形网络和树型网络可以看成是网状网络的一个特殊子集，所以接下来分析如何组建一个Zigbee网状网络。组建一个完整的Zigbee网络分为两步：第一步是协调器初始化一个网络；第二步是路由器或终端加入网络。加入网络又有两种方法，一种是子设备通过使用MAC层的连接进程加入网络，另一种是子设备通过与一个先前指定的父设备直接加入网络。一、协调器初始化网络协调器建立一个新网络的流程如图1所示。图1 协调器建立一个新网络 1、检测协调器建立一个新的网络是通过原语NLME_NETWORK_FORMATION.request发起的，但发起 NLME_NETWORK_FORMATION.request原语的节点必须具备两个条件，一是这个节点具有ZigBee协调器功能，二是这个节点没有加入到其它网络中。任何不满足这两个条件的节点发起建立一个新网络的进程都会被网络层管理实体终止，网络层管理实体将通过参数值为INVALID_REQUEST的 NLME_NETWORK_FORMATION.confirm的原语来通知上层这是一个非法请求。 2、信道扫描协调器发起建立一个新网络的进程后，网络层管理实体将请求MAC子层对信道进行扫描。信道扫描包括能量扫描和主动扫描两个过程。首先对用户指定的信道或物理层所有默认的信道进行一个能量扫描，以排除干扰。网络层管理实体将根据信道能量测量值对信道进行一个递增排序，并且抛弃能量值超过了可允许能量值的信道，保留可允许能量值内的信道等待进一步处理。接着在可允许能量值内的信道执行主动扫描，网络层管理实体通过审查返回的PAN描述符列表，确定一个用于建立新网络的信道，该信道中现有的网络数目是最少的，网络层管理实体将优先选择没有网络的信道。如果没有扫描到一个合适的信道，进程将被终止，网络层管理实体通过参数仠为STARTUP_FAILURE的NLME_NETWORK_FORMATION.confirm的原语来通知上层初始化启动网络失败。 3、配置网络参数

基于Zigbee的无线定位系统

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

Zigbee组网实验报告

Zigbee组网实验一．实验目的 1.了解zigbee网络 2.掌握zigbee节点程序下载方式 3.掌握如何组建zigbee星状网络二．实验意义通过实验了解zibee网络的特点，体会其组网及通信过程三．实验环境 PC机一台(内安装IAR环境) 智能网关一个 ZigBee节点 ZigBee仿真器一套四．实验原理每一个星状网络中只有一个协调器，当协调器被激活后，它就会建立一个自己的网络。其它位于协调器附近的zigbee节点，如果与该协调器处于同一信道，则会自动加入到该网络当中。五．实验步骤一、认识实验设备以及下载设备连接连接线路如图所示：二、Zigbee网络组建

1、协调器下载协调器在本套智能家居系统中担任信息收集与传输的工作，它和每个ZigBee模块进行无线通讯，并将信息传送给智能网关，同时也将网关的控制指令发送给各个模块。我们首先将一个ZigBee模块下载成协调器，具体步骤如下：（1）打开“\实验程序\协调器\Projects\zstack\Samples\collector SimpleApp 1.25\ CC2430DB\SimpleApp.eww”。如图1-6所示：（2）不同的实验小组选择自己所分配的信道。点击左侧的文件导航栏，找到tools文件夹，打开其中的文件f8wConfig.cfg，找到自己小组的信道，将行的注释去掉，并且确认其他各个信道代码均为注释状态。更改完信道之后，在菜单栏中选择Project\Rebuild All进行编译，编译完成后生成的HEX 文件保存在\实验程序\协调器 \Projects\zstack\Samples\collectorSimpleApp1.25\CC2430DB\SimpleCollectorEB\Exe 中。（3）更改完信道之后，在菜单栏中选择Project\Rebuild All进行编译，编译完成后生成的HEX文件保存在\实验程序\协调器 \Projects\zstack\Samples\collectorSimpleApp1.25\CC2430DB\SimpleCollec torEB\Exe中；（4）打开smartRF下载软件，如图所示，按照图将下载设备的各个线连接好，之后按一下下载器（也就是白色盒子）上面的黑色按钮，则下载界面中将会识别到要与下载器相连接的zigbee模块芯片，如图所示，对相关条件进行勾选； 2.其它zigbee终端节点的下载 Zigbee终端节点在上电后自动加入到处于同一信道的zigbee协调器所组建的zigbee网络当中。

ZigBee协议栈初始化网络启动流程

ZigBee协议栈初始化网络启动流程 ZigBee的基本流程：由协调器的组网（创建PAN ID），终端设备和路由设备发现网络以及加入网络。基本流程：main()->osal_init_system()->osalInitTasks()->ZDApp_Init()，进协议栈初始化函数ZDApp_Init()。进入程序入口main()。中 C++ Code int main( void ) { */ WatchDogEnable( WDTIMX ); #endif osal_start_system(); } ZDO_Init(); afRegister( (endPointDesc_t *)&ZDApp_epDesc ); #if defined( ZDO_USERDESC_RESPONSE ) ZDApp_InitUserDesc(); #endif zgInitItems( FALSE ); } ZDConfig_InitDescriptors(); zgWriteStartupOptions( ZG_STARTUP_SET, ZCD_STARTOPT_DEFAULT_NETWORK_STATE );

} #if defined ( NV_RESTORE ) if ( HalKeyRead() == SW_BYPASS_NV ) networkStateNV = ZDO_INITDEV_NEW_NETWORK_STATE; else { On these devices or routers that have If the zgDefaultChannelList = MAX_CHANNELS_24GHZ; } #endif If the PAN is not found, an scan should be completed // When devices rejoin the network and the PAN is not found from zgDefaultChannelList = MAX_CHANNELS_24GHZ; } #endif // ZIGBEE_COMMISSIONING #endif } else if ( startMode == MODE_RESUME ) { if ( logicalType == NODETYPE_ROUTER )

无线定位技术对比RFID UWB ZIGBEE

RFID是射频识别技术的英文(Radio Frequency Identification)的缩写，射频识别技术是20世纪90年代开始兴起并逐渐走向成熟的一种自动识别技术，射频识别技术是一项利用射频信号通过空间耦合(交变磁场或电磁场)实现无接触信息传递并通过所传递的信息达到识别目的的技术。一般是基于RSSI来进行区域性感知，目前，RFID技术在工业自动化、物体跟踪、交通运输控制管理、防伪和军事用途方面已经有着广泛的应用。RFID系统的工作原理： RFID 读卡器针对监狱系统的特殊情况，我们采用的RFID 阅读器的工作模式为“被动式”，正常工作时阅读器处于接收状态，实时接收电子标签发出的信号，并将接收到的数据转送到后台管理系统中。在可视环境下，最大识别距离（通讯距离）可以达到80米。在具体应用中与无源标签相比较，超长的识别距离具有非常大的优势。当用户对识别距离的长短有不同要求，或应用环境比较复杂时，可以通过设置阅读器上的衰减开关来调节并设定识别距离。 RFID 有源定位标签采用“主动（active）方式“进行工作，主动发射信号给阅读器。该方式工作时消耗的能量相对比较高，因此，我们在标签内部增加了高能电池，用来为标签提供能量。标准环境下，电池提供的能量可以保证标签连续工作1年左右。工作频率标签工作频率范围是2.4GHz ～ 2.485GHz，属于微波频段。目前，小功率设备可以自由使用该频段进行工作，不需要向管理部门申请和缴付任何费用。

超宽带(UWB)是射频应用技术领域的一项重大突破。Ubisense 公司利用该技术构建了革命性的实时定位系统(RTLS)，该系统能够在传统的挑战性应用环境中达到较高的定位精度，并具有很好的稳定性；而诸如RFID、WiFi等技术并不能完成该类应用。超带宽（UWB）是射频应用技术领域的一项重大突破，改系统能够在传统环境中达到较高的定位精度，并具有很好的稳定性，创造了RTLS领域的新格局。 1，UWB与其他定位技术的优势射频技术发展趋势以往基于场强信号和信号质量技术来定位的RFID,WIFI,ZIGBEE等传统定位技术，定位精度往往不能令人满意，UWB定位技术的出现填补了高精度定位领域的空白。定位传感器它包含一个天线阵列，以及UWB 信号接收器；可以通过检测定位标签发出的UWB 信号，来计算该标签的实际位置。在工作过程中，每个传感器独立测定UWB 信号的方向角和仰角(AOA)；而到达时间差信息(TDOA)则必须由一对传感器来测定，而且这两个传感器均部署了时间同步线；这种独特的AOA、TDOA相结合的测量技术，可以构建灵活而强大的定位系统。目前Ubisense 单个传感器能测得较为准确的标签位置；而通过两个传感器的接收信号能测定更为精密的3D 信息；传感器的这种特性大大降低了系统部署的硬件开销，显著改善了系统的稳定性与可靠性。定位标签

第8讲 ZigBee组网流程报告

ZigBee网络关键技术研究 0 引言 20世纪六七十年代，计算资源放在计算中心，计算机的体积庞大；80年代，个人计算机普及，借助网络通信，实现资源共享、信息互通；90年代随着无线电话的普及，无线通信技术得到发展。现在常见的几种近距离无线通信技术：（1）WiFi：即IEEE802.11x,提供无线局域网的接入（2）蓝牙：工作在2.4GHz的频段（3）红外线数据通信IrDA：利用红外线进行点对点通信（4）ZigBee：近距离无线通信技术，以2.4GHz为主要频段，采用扩频技术 Zigbee是IEEE 802.15.4协议的代名词，是一种短距离、低功耗的无线通信技术。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。 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，十分类似现有的移动通信的CDMA网或GSM网，每一个Zigbee网络数传模块类似移动网络的一个基站，在整个网络范围内，它们之间可以进行相互通信；每个网络节点间的距离可以从标准的75米，到扩展后的几百米，甚至几公里。 1 ZigBee网络拓扑结构 Zigbee协议标准中定义了三种网络拓扑结构形式：星状结构，树状结构，网状结构。星形网络和树型网络可以看成是网状网络的一个特殊子集，网络拓扑结构是最常用的结构形式。如图1所示，

图1 ZigBee网络拓扑结构图 Zigbee网络只支持2种物理设备；全功能设备(FFD，Full Function Device)和精简功能设备(RFD，Reduced FunctionDevice)，其中FFD设备可提供全部服务，可充当任何Zigbee节点，不仅可以发送和接收数据，还具有路由功能，因此可以接收子节点；而RFD设备只提供部分服务，只能充当终端节点，不能充当协调器和路由节点，它只负责将采集的数据信息发送给协调器和路由节点，并不具备路由功能，因此不能接收子节点，并且RFD之间的通信必须通过FFD才能完成。Z igbee 标准在此基础上定义了三种节点：Zigbee协调点(Coordinator)、路由节点(Router)和终端节点(EndDevice)。总结起来，可为协调点、路由节点必须为FFD设备，终端节点可为FFD设备也可为RFD 设备。 2 ZigBee模块的组网 Zigbee网络具有三种网络形态节点：Coordinator（中心协调器），Router（路由器），End Device（终端节点）。 Coordinator（中心协调器），用来创建一个Zigbee网络，当有节点加入时，分配地址给子节点，Coordinator通常定义为不能掉电的设备，没有低功耗状。每个Zigbee网络需要且仅需要一个Coordinator，不同网络的PAN ID（网络ID号）应该不一样，如果在同一空间存在二个Coordinator，如果它们初始的PAN ID一样，则后上电的Coordinator的PAN ID会自动加一，以免引起PAN ID冲突。

zigbee网络建立过程

芦苇地带 https://www.360docs.net/doc/30216188.html,/ Blog Subject - 分类首页相册标签 FPGA 学习(12) 个人生活(16) C 语言(0) 网络转载(6) PCB(6) Verilog(1) ZigBee(18) STM32(2) New Log - 日志师兄毕业了，工作一帆风顺~ 为什么51系列单片机常用11.059 项目日志——ZigBee 通信模块测试项目日志——ZigBee 天线研究【转闲话生活——2011年开始了闲话生活——平安夜不平安项目日志——ZigBee 测试结果闲话生活——年底了，该做总结了 STM32学习——Q-OS 的画图板应闲话生活——记录俺调试的CCD 板子和 Log Reply - 回复 Re:闲话生活——年底了，该做总结了 Re:自学单片机四个月感想 Re:【转】FPGA 学习的一些误区 Re:【转】FPGA 学习的一些误区 Re:【转】FPGA 学习的一些误区请教几个问题 Re:闲话生活——最近很喜欢的一首歌 Re:闲话生活——最近很喜欢的一首歌 Re:[转]对FPGA 认识、学习和进 Re:[转]对FPGA 认识、学习和进 Blog Links - 链接项目日志——Z-STACK 网络建立过程芦苇发表于 - 2010-10-13 12:11:00 先看看Packet Sniffer 抓取的网络建立过程的图片，这里有一个Coordinator 和一个Router 。从上面可以看到建立网络的整个过程如下 1.Coordinator 首先上电，完成网络的初始化，选择一个合适的信道，并且为自择一个PAN_ID(网络标识符)，然后周期的向周围发生beacon request 的包。 2.这时间将Router 上电，这样Router 会首先向周围的环境做一个信道能量扫描选量比较合适的信道进行网络搜寻。这里需要注意的是信道能量是有一个等级的K 里面会有一个门限值，当这个能量低于这个门限会被认为没有网络，在这不我久。当信道选择好之后，Router 也会周期性的向周围发送beacon request 的包来dinator 的回复。 3.当Coordinator 接受到Router 的beacon request 包之后会发送一个包含自己IE 址的超帧。主要目的是为了将自己的MAC 地址(64位)交给Router ，以便后续的 4.Router 接受到超帧之后，将Coordinator 的MAC 地址保存，并利用这个地址向C 发生个A i ti R t 的包这个包目的是寻求加入网络收到 C