基于ZigBee技术的室内定位系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明属于定位领域，尤其涉及一种基于ZigBee技术的室内定位系统。
【背景技术】
[0002]现阶段，随着大型室内展管和仓库的发展，以及对矿井内人员跟踪定位的需求，室内定位技术受到了人们越来越多的关注。现有的室内定位技术有WiF1、ZigBee、射频识别(RFID)、蓝牙和超宽带定位等，射频技术是当今应用最为广泛的室内定位技术，但也有其自身的不足，首先是作用距离近，不具有通信能力，而且不便于整合到其他系统之中；其次系统硬件不能直接提供接收的信号强度值(RSSI)，只能提供能量等级，这样就要求系统获得能量等级后对数据进行分析，然后计算出能量值，这将对实时定位和定位精度产生较大的影响。而ZigBee作为一种新兴的短距离、低速率无线网络技术，以其低功耗和低成本，有广阔的发展前景，因此对ZigBee技术的研究具有非常重要的意义。且ZigBee标签可以直接提供信号强度值，能够加快定位速度，同时还避免了在射频定位中由于能量等级划分对定位精度造成的影响。
[0003]对于定位系统来说，最核心的技术是定位算法，现有的室内定位技术中比较经典的算法如LANDMARC、Fan g算法以及VI RE算法，这些算法都各有自己的优缺点。而传统的LANDMARC定位算法创造性的引入了参考标签的概念，抵消了环境因素对定位精度的影响，提尚了定位精度。
[0004]然而在LANDMARC定位系统中选择待测标签最近的参考标签，然后利用参考标签的坐标值求得待定位标签的坐标值。算法中选取四个最近参考标签，虽然说在正方形布局中是最佳选择个数，但如果所测得的数据存在一定的误差，这样会对高精度定位结果产生较大的影响。
[0005]随着室内定位技术的应用，特别是在一些特殊应用场合，比如工厂内精密仪器部件的定位，图书馆内书籍定位、产品生产环节定位等等，需要较高的定位精度，所以传统定位算法已经不能满足实际需求。
【发明内容】
[0006]为了解决现有室内定位中成本高，定位精度低的问题，本发明设计了一种基于ZigBee技术的室内定位系统。
[0007]本发明所提供的一种基于ZigBee技术的室内定位系统，包括服务器、协调器、路由器、参考标签和待定位标签。所述服务器由数据库管理系统与定位系统构成，所述协调器、路由器、参考标签和待定位标签由CC2530芯片、单片机和电源构成。协调器、路由器、参考标签和待定位标签通过自组网建立ZigBee无线网络，其中，路由器通过ZigBee无线信号，获取参考标签和待定位标签的信号强度值和地址，转发给协调器，协调器接收数据并上传到服务器，服务器对数据进行处理，利用改进的LANDMARC算法实现定位功能。
[0008]所述参考标签以正方形阵列的形式等间隔安装在定位区域内且参考标签之间的距离为1-5米。
[0009]所述路由器分别安装在定位区域的四个边缘处。
[0010]所述改进的LANDMARC算法是传统LANDMARC算法和质心算法的结合，通过建立信号强度和距离之间的散点图，利用多项式拟合中的三次数据拟合，得到信号强度和距离的函数曲线，然后把接收到的信号强度值转换为距离，计算出参考标签和待定位标签分别到路由器之间的距离，得到与待定位标签距离最近的四个参考标签，最后从四个参考标签中任取三个作为LANDMARC算法的最临近参考标签，求出四组待定位坐标点，再利用质心算法，取四个待定位坐标的质心作为最终定位坐标。
【附图说明】
[00?1 ]图1是基于ZigBee技术的室内定位系统结构示意图。
[0012]图2是基于ZigBee技术的室内定位系统框图。
【具体实施方式】
[0013]下面结合附图对本发明作进一步说明。
[0014]根据图1，本发明所提供的一种基于ZigBee技术的室内定位系统，包括服务器、协调器、路由器、参考标签和待定位标签。所述服务器由数据库管理系统与定位系统构成，所述协调器、路由器、参考标签和待定位标签由CC2530芯片、单片机和电源构成。协调器、路由器、参考标签和待定位标签通过自组网建立ZigBee无线网络，其中，路由器通过ZigBee无线信号，获取参考标签和待定位标签的信号强度值和地址，转发给协调器，协调器接收数据并上传到服务器，服务器对数据进行处理，利用改进的LANDMARC算法实现定位功能。
[0015]所述参考标签以正方形阵列的形式等间隔安装在定位区域内且参考标签之间的距离为1-5米。
[0016]所述路由器分别安装在定位区域的四个边缘处。
[0017]所述改进的LANDMARC算法是传统LANDMARC算法和质心算法的结合，通过建立信号强度和距离之间的散点图，利用多项式拟合中的三次数据拟合，得到信号强度和距离的函数曲线，然后把接收到的信号强度值转换为距离，计算出参考标签和待定位标签分别到路由器之间的距离，得到与待定位标签距离最近的四个参考标签，最后从四个参考标签中任取三个作为LANDMARC算法的最临近参考标签，求出四组待定位坐标点，再利用质心算法，取四个待定位坐标的质心作为最终定位坐标。
[0018]根据图2，所述基于ZigBee技术的室内定位系统具体工作流程:当携带待定位标签的移动物体进入定位区域后，待定位标签会自动加入由协调器、路由器和参考标签构成的ZigBee无线网络，通过路由器获取参考标签和待定位标签的信号强度值和地址并同时将接收到的数据和自身地址转发给协调器，协调器接收数据并上传到服务器，服务器对数据存储分析，通过数据拟合，将信号强度数据转换为距离，再利用改进LANDMARC算法，计算出待定位标签的坐标值，并在软件上实时显示出待定位标签的具体位置。
【主权项】
1.一种基于ZigBee技术的室内定位系统，包括服务器、协调器、路由器、参考标签和待定位标签;所述服务器由数据库管理系统与定位系统构成，所述协调器、路由器、参考标签和待定位标签由CC2530芯片、单片机和电源构成;协调器、路由器、参考标签和待定位标签通过自组网建立ZigBee无线网络，其中，路由器通过ZigBee无线信号，获取参考标签和待定位标签的信号强度值和地址，转发给协调器，协调器接收数据并上传到服务器，服务器对数据进行处理，利用改进的LANDMARC算法实现定位功能。2.根据权利要求1所述的基于ZigBee技术的室内定位系统，其特征在于，所述参考标签以正方形阵列的形式等间隔安装在定位区域内且参考标签之间的距离为1-5米。3.根据权利要求1所述的基于Zigbee技术室内定位系统，其特征在于，所述路由器分别安装在定位区域的四个边缘处。4.根据权利要求1所述的基于ZigBee技术的室内定位系统，其特征在于，所述改进的LANDMARC算法是传统LANDMARC算法和质心算法的结合，通过建立信号强度和距离之间的散点图，利用多项式拟合中的三次数据拟合，得到信号强度和距离的函数曲线，然后把接收到的信号强度值转换为距离，计算出参考标签和待定位标签分别到路由器之间的距离，得到与待定位标签距离最近的四个参考标签，最后从四个参考标签中任取三个作为LANDMARC算法的最临近参考标签，求出四组待定位坐标点，再利用质心算法，取四个待定位坐标的质心作为最终定位坐标。
【专利摘要】本发明公开了一种基于ZigBee技术的室内定位系统，包括服务器、协调器、路由器、参考标签和待定位标签。所述服务器由数据库管理系统与定位系统构成，所述协调器、路由器、参考标签和待定位标签由CC2530芯片、单片机和电源构成。协调器、路由器、参考标签和待定位标签通过自组网建立ZigBee无线网络，其中，路由器通过ZigBee无线信号，获取参考标签和待定位标签的信号强度值和地址，转发给协调器，协调器接收数据并上传到服务器，服务器对数据进行处理，利用改进的LANDMARC算法实现定位功能。本发明提供的基于ZigBee技术的室内定位系统解决了现有室内定位技术中定位精度低、成本高的问题，提供了一种新型的室内定位技术。
【IPC分类】G01S5/02, G01S5/00, G01S5/06
【公开号】CN105652242
【申请号】
【发明人】白晋军, 邵珠业, 燕春, 刘培林
【申请人】天津工业大学
【公开日】2016年6月8日
【申请日】2016年3月29日