• ZigBee与其他技术的比较
IrDA 工作频率 有效物理范围 最大传输速率 网络节点 红外线 20cm－ 1.2m 16Mbps 2 蓝牙 2.4G 10m左右 1Mbps 7 Wi-Fi 2.4G 25－100m 11Mbps 32 ZigBee 2.4G， 868/915MHz 10m－100m 250kbps， 20/40kbps 65000
2.5，0
0，2.5 2.5，5 2.5，2.5
2.75，1.25
1.0，2.5 3，4.75 3，3.5
基于Zigbee协议的无线定位网络在安 保系统中的应用
A ZigBee-based Application in Security through Wireless Location Networks
——毕业设计
文献综述
• 课题背景介绍
GPS设备通常能耗高、体积大、成本高，更适合于空 旷的室外环境，ZigBee技术的出现为小范围例如室内无线 定位技术注入了新的希望，因为它具有低成本，低功耗， 易于组网等特点。 本文提到的CC2431无线定位芯片由TI公司和摩托罗拉 公司共同研发，它是一个带硬件定位引擎的芯片，能满足 低功耗，符合IEEE 802.15.4标准。定位精度达到0.25米， 误差在3米内。
• 实验系统搭建及演示
实验节点分布图
• 不同环境下的A和N值的比较节点置于地面RSSI＝－2－2.685log10(d)
节点置于地上1米处
RSSI＝－42.8－2.377log10(d)
• 定位系统的实际测量
实际坐标 （A＝39） 0 ，5 0 ，0 5 ，0 5 ，5 5，2.5 N=25 测量坐标 0.5，6.0 1 ，1 5.25，0.25 6.25，4.5 5.0，2.0 误差 22.4％ 28.3％ 11.2％ 26.9％ 10.0％ 测量坐标 0.75，6.75 1.25，0.5 5.5，0.25 6.25，5.0 6.25，2.75 N=20 误差 38.1％ 26.9％ 11.2％ 25.0％ 25.5％
这几年兴起的定位技术还有基于超宽带(Ultra Wide Band,UWB)的定位技术、基于Wi-Fi的定位技术以及基于 ZigBee的定位技术等等。
ZigBee技术简介
• ZigBee发展
2000年，IEEE 802.15.4标准出台。ZigBee联盟成立 于2001年8月，2002年下半年，英国Invensys公司、日本 三菱电气公司、美国摩托罗拉公司以及荷兰飞利浦公司等 四大公司加盟 ZigBee联盟，这一事件成为ZigBee技术发 展的里程碑，到目前为止，加盟ZigBee联盟的不仅仅只有 当初的四家公司，而是涵盖了IT领域以及其他行业的150 多家企业。
ZigBee协议栈体系图
• ZigBee网络设备类型
ZigBee网络系统共有三种逻辑设备类型： 1. 协调器：该设备初始化一个ZigBee无线网络。 2. 路由器：允许其他设备加入网络、多跳路由和辅 助它的电 池供电的子终端设备通信。 3. 终端设备：可以有选择的进行休眠和唤醒。
• ZigBee网络拓扑
定位算法简介
• 基于距离的定位算法
1.基于TOA的测距技术 2.基于TDOA的测距技术 3.基于AOA的测距技术 4.基于RSSI的测距技术
• 其他定位算法介绍
1.质心定位算法 2.APIT定位算法 3.DV-Hop定位算法
无线定位系统的实现
• 硬件平台： 2430/CC2431芯片介绍 2431硬件引擎介绍 • 软件平台：采用IAR Systems公司的IAR Embedded Workbench(简称EW) • 基于RSSI的定位算法：Pr(dBm)=A-10nlgr，A可 以看作信号传输lm远时接收 信号的功率，n是传播因子
最大功耗
语音/数据支持
数mw
数据
100mw
语音、数 据
100mw
语音、数据
30mw
数据
ZigBee协议栈
• 协议栈概述
ZigBee协议栈的是由物理层(PHY)、媒体访问 控制层(MAC)、网络层(NWK)和应用层(APL)组成的。 其中，PHY层和MAC层协议由IEEE 802.15.4定义， 网络层和应用层的协议由ZigBee联盟定义。而应 用层又包含应用支持子层(APS)、应用框架(AF)、 ZigBee设备对象(ZDO)和由制造商制定的应用对象。
• 无线定位系统的国内外发展现状
1.1992年，Active Badge系统产生于英国剑桥，是最早 的室内定位系统之一。 2.1998年，Microsoft公司开发出RADAR定位系统，它是 基于RSSI技术的室内无线射频定位系统。 3.2000年，MIT研制的Cricket系统是现在仍在使用的室 内定位系统之一。 4.2001年，AHLOS系统出现，它是一种混合定位系统。 5.2002年，加利福尼亚大学的Calamari系统也是一种混 合定位系统。
• 定位系统框架
无线传感器网络实现定位功能的设备由协调器 (Location_dongle)、参考节点(Loeation_refnode)、定 位节点 (Loeation_blindnode)三部分组成。 1.协调器：1个，在实验中协调器(网关)选取1块网络 扩展板与1块CC2431模块组成。 2.参考节点：4个，选择CC2430模块。 3.定位节点：1个，选择CC2431模块。
• ZigBee技术的主要特点
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。 2. 低成本：协议代码少，免专利费。 3. 低速率：数据传输速率在20－250 kbps。 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。 5. 高容量：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。 6. 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)、915 MHz(美国)和868MHz(欧洲) 。