ZigBee定位解決方案-技術(shù)方案

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當(dāng)今的射頻(RF)技術(shù)有望使上述設(shè)想成為現(xiàn)實。TIZigBeeRF設(shè)備中內(nèi)嵌的定位引擎可以與室內(nèi)GPS系統(tǒng)相媲美，其內(nèi)嵌的定位引擎使用ZigBee網(wǎng)絡(luò)的RF基礎(chǔ)設(shè)施來計算事物或人們所處的位置。與GPS相比較而言，定位引擎在單芯片RF收發(fā)器中與MCU集成在一起，成本也不及GPS硬件的十分之一，功耗也只是GPS硬件的一小部分。該定位引擎既可用于室內(nèi)，也可用于室外，而且只要有現(xiàn)成的ZigBee網(wǎng)絡(luò)，就無需安裝移動的接收天線。

典型的應(yīng)用包括：遙控開/關(guān)房屋中所有房間的燈具；跟蹤碼頭倉庫的集裝箱起運情況；跟蹤網(wǎng)站的設(shè)備。

另外，當(dāng)新設(shè)備接入網(wǎng)絡(luò)時，該定位引擎能夠確定其物理位置，因此定位引擎還能用于簡化無線網(wǎng)絡(luò)的設(shè)置。

后臺設(shè)備

大多數(shù)的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)都要求具備一種確定網(wǎng)絡(luò)節(jié)點位置的方法。因此在設(shè)備安裝期間，您需要弄清楚哪些節(jié)點相互之間直接進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，或者確定哪些節(jié)點直接與中央數(shù)據(jù)采集點進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。

當(dāng)通過基于軟件的計算方法來確定網(wǎng)絡(luò)節(jié)點位置時，我們就會考慮到市場化解決方案(marketsolution)。這些具體的計算方法是：節(jié)點首先讀取計算節(jié)點位置的參數(shù)，然后將相關(guān)信息傳送到中央數(shù)據(jù)采集點對節(jié)點位置進(jìn)行計算，，又將節(jié)點位置的有關(guān)參數(shù)傳回至該節(jié)點。這就是典型的數(shù)據(jù)密集型計算，并且需要配置一臺PC或高性能的MCU。

這種計算節(jié)點位置的方法之所以只適用于小型的網(wǎng)絡(luò)和有限的節(jié)點數(shù)量，是因為進(jìn)行相關(guān)計算所需的流量將隨著節(jié)點數(shù)量的增加而呈指數(shù)級速度增加。因此，高流量負(fù)載加上帶寬的不足限制了這種方法在以電池供電的網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用。

針對上述問題，CC2431采用了一種分布式定位計算方法。這種計算方法根據(jù)從距離近的參考節(jié)點（其位置是已知的）接收到的信息，對節(jié)點進(jìn)行本地計算，確定相關(guān)節(jié)點的位置。因此，網(wǎng)絡(luò)流量的多少將由待測節(jié)點范圍中節(jié)點的數(shù)量決定。另外，由于網(wǎng)絡(luò)流量會隨著待測節(jié)點數(shù)量的增加而成比例遞增，因此，CC2431還允許同一網(wǎng)絡(luò)中存在大量的待測節(jié)點。

本文中所提供的結(jié)果是根據(jù)對ZigBee網(wǎng)絡(luò)的測量得出的，然而，這些測量結(jié)果同樣適用于基于IEEE802.15.4.構(gòu)建的更簡單的網(wǎng)絡(luò)。

定位引擎技術(shù)

定位引擎根據(jù)無線網(wǎng)絡(luò)中臨近射頻的接收信號強(qiáng)度指示(RSSI)，計算所需定位的位置。在不同的環(huán)境中，兩個射頻之間的RSSI信號會發(fā)生明顯的變化。例如，當(dāng)兩個射頻之間有一位行人時，接收信號將會降低30dBm。為了補(bǔ)償這種大的差異以及出于對定位結(jié)果性方面的考慮，定位引擎將根據(jù)來自多達(dá)16個射頻的RSSI值，開展有關(guān)的定位計算。其依據(jù)的理論是：當(dāng)采用大量的節(jié)點后，RSSI的變化終將達(dá)到平均值。在RF網(wǎng)絡(luò)中，具有已知位置的定位引擎射頻稱為參考節(jié)點，而需要計算定位位置的節(jié)點稱為待測節(jié)點。

要求在參考節(jié)點和待測節(jié)點之間傳輸?shù)男畔⒕褪菂⒖脊?jié)點的X和Y坐標(biāo)。定位引擎根據(jù)接收到的X和Y坐標(biāo)，并結(jié)合根據(jù)參考節(jié)點的數(shù)據(jù)測量得出的RSSI值，計算位置進(jìn)行定位。

將定位技術(shù)納入網(wǎng)絡(luò)協(xié)議

一些采用定位引擎的應(yīng)用可能要求，放置若干個參考節(jié)點作為基礎(chǔ)設(shè)施設(shè)置不可或缺的一部分。ZigBee技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)對家庭、辦公以及工業(yè)等應(yīng)用的無線控制。人們期望，隨著ZigBee設(shè)備在樓宇基礎(chǔ)設(shè)施中的安裝數(shù)量不斷增多，ZigBee將會在家庭和辦公自動化方面擁有更為廣闊的應(yīng)用前景。

典型的辦公場所都會配置ZigBee設(shè)備，通過各辦公室和會議室中的溫度傳感器，控制溫度調(diào)節(jié)裝置以及A/C導(dǎo)管。同時，每個房間還會安裝由ZigBee控制的燈具開關(guān)和設(shè)備，而這些設(shè)備又易于作為定位引擎的參考節(jié)點。將ZigBee射頻作為ZigBee協(xié)議棧上的參考節(jié)點所需的代碼容量通常小于1Kb。

定位引擎從3至16個參