辛華

摘 要：本文從無線傳感器網(wǎng)絡(luò)定位技術(shù)的研究現(xiàn)狀開始談起，就基于ZigBee的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)定位技術(shù)進行了詳細研究，文章旨在完善我國無線傳感器網(wǎng)絡(luò)定位水平，為我國各行業(yè)的發(fā)展奠定基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：Zigbee;無線傳感器;定位技術(shù)

在當(dāng)前社會的發(fā)展中，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)定位技術(shù)逐漸受到越來越多領(lǐng)域的關(guān)注。Zigbee無線傳感器是將無線通信和傳感器有效結(jié)合在一起的新型技術(shù)，其可以提升數(shù)據(jù)信息搜集和處理的準(zhǔn)確性，加強節(jié)點位置定位的準(zhǔn)確性，不僅為我國無線定位技術(shù)的發(fā)展開拓了廣闊的空間，也為各領(lǐng)域的革新提供了助力。

1 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)定位技術(shù)的研究現(xiàn)狀

與國外一些發(fā)達國家相比，我國無限傳感器網(wǎng)絡(luò)定位技術(shù)的起步較晚，不過在該技術(shù)引入到我國后，就得到了各行各業(yè)的關(guān)注和認可，均開始進行了該技術(shù)的研發(fā)工作，同時隨著科學(xué)技術(shù)的進步，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)定位技術(shù)中存在的問題也得到了有效改善，推動了我國各領(lǐng)域的發(fā)展。

2 Zigbee定位系統(tǒng)的原理

2.1 無線定位的基本原理

無線定位技術(shù)主要是由三部分組成的，即網(wǎng)關(guān)、參考節(jié)點和盲節(jié)點。其中對盲節(jié)點的定位就是俗稱的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)定位。無線定位技術(shù)主要是依靠參考節(jié)點和盲節(jié)點這兩部分，參考節(jié)點的設(shè)置位置是固定的，屬于一個靜態(tài)節(jié)點，起到信號傳輸?shù)淖饔谩Ｆ涫菍⒆陨淼奈恢眯盘柾ㄟ^數(shù)據(jù)包的形式傳輸?shù)狡渌?jié)點上;而盲節(jié)點主要是進行信號數(shù)據(jù)的接受，通過信號接收來掌握參考節(jié)點的具體位置，以及參考節(jié)點所對應(yīng)的RSSI值，之后盲節(jié)點會將這些得到的數(shù)據(jù)上傳到定位引擎中，利用定位引擎進行位置確定。

2.2 RSSI定位方法

RSSI定位方法是將數(shù)據(jù)傳輸中所產(chǎn)生的消耗值轉(zhuǎn)化為距離值，再利用相應(yīng)的計算方式，將最終的定位位置計算出來。其工作原理為：首先掌握參考節(jié)點信號傳輸強度和盲節(jié)點的信號接收強度，利用這兩個數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)傳輸過程中消耗值的計算;之后再通過相關(guān)知識的具體應(yīng)用，將計算得出的消耗值逐漸轉(zhuǎn)化成距離值，然后再利用三邊測量法將盲節(jié)點的位置計算出來。不過在這個計算過程中，需要對參考節(jié)點的數(shù)量進行增加，保證計算的準(zhǔn)確性。將信號強度轉(zhuǎn)化成距離值，使用的計算公式為：。在該公式中，gr和g1分別代表了接收天線的增益和發(fā)射天線的增益，p1代表發(fā)射功率，d代表信號傳播的距離，λ則是指信號在傳播過程中產(chǎn)生的波長。

之后通過上述公式計算得出的數(shù)值，在下面公式中，就可以完成對參考節(jié)點和移動節(jié)點之間的計算了。該公式為：。

2.3 ZigBee定位系統(tǒng)硬件

ZigBee的無限傳感系統(tǒng)的設(shè)計是從蜂窩得到的啟發(fā)，該系統(tǒng)是呈網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)分布的。這樣的設(shè)計既可以讓每個模塊在通信范圍內(nèi)，自動尋找鏈接位置;也可以在模塊發(fā)生變動時，重新找尋連接對象，以確保通信正常。同時該設(shè)計還可以有效提升各模塊之間的溝通效率，強化數(shù)據(jù)處理效果?；诖耍诙ㄎ幌到y(tǒng)硬件設(shè)計時，可以通過輔助模塊設(shè)計和無線通信模塊設(shè)計這兩項來實現(xiàn)系統(tǒng)節(jié)點硬件電路的構(gòu)建。此外，無線通信模塊作為定位系統(tǒng)中的核心內(nèi)容，需要加強對其的研究，完善ZigBee定位系統(tǒng)的功能。

3 Zigbee的設(shè)備節(jié)點類型

3.1 協(xié)調(diào)器

在Zigbee無限傳感器網(wǎng)絡(luò)定位系統(tǒng)中，協(xié)調(diào)器的作用主要體現(xiàn)在兩方面：一是開展家居ZigBee網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的構(gòu)建工作;二是對想要加入ZigBee網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中的節(jié)點進行審核和控制。在網(wǎng)絡(luò)組件完成后，會有其他節(jié)點想要加入到該網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中來，這時協(xié)調(diào)器就將發(fā)揮其自身功效，對想要加入的節(jié)點進行審核，確定其是否適合加入到該網(wǎng)絡(luò)中來。在ZigBee定位系統(tǒng)中，協(xié)調(diào)器是與ARM網(wǎng)關(guān)結(jié)合在一起的，且兩者之間是相輔相成、互相合作的關(guān)系。Zigbee網(wǎng)絡(luò)中的所有數(shù)據(jù)均要通過協(xié)調(diào)器傳入到ARM網(wǎng)關(guān)中，再由ARM網(wǎng)關(guān)對這些數(shù)據(jù)實行處理，再由協(xié)調(diào)器將處理的結(jié)果反饋給整個網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，從而實現(xiàn)對家電節(jié)點的有效控制。

3.2 路由器

路由器類型的節(jié)點通常是被應(yīng)用在星形拓撲結(jié)構(gòu)中，該結(jié)構(gòu)也是Zigbee無線傳感器網(wǎng)絡(luò)定位系統(tǒng)中最常見的一種。其具有的優(yōu)勢在于其，節(jié)點類型占比較高，具有較重要的位置，且該節(jié)點在應(yīng)用中不允許休眠。該類型節(jié)點的作用主要有：其一，信息傳達該節(jié)點可以實現(xiàn)同一網(wǎng)絡(luò)中不同節(jié)點之間的信息傳遞，這樣不僅實現(xiàn)了通信目的，還為協(xié)調(diào)器和終端節(jié)點之間的信息傳遞提供了媒介。其二，促進其他子節(jié)點與路由器節(jié)點所在網(wǎng)絡(luò)之間的連接。

3.3 終端節(jié)點

終端節(jié)點通常都處在網(wǎng)絡(luò)邊緣，主要是進行信息的傳送和收發(fā)，不過其不能完成信息的轉(zhuǎn)發(fā)，也不能實現(xiàn)其他節(jié)點的加入。終端節(jié)點通常都是由電池設(shè)備進行電量供應(yīng)的，所以一般在數(shù)據(jù)接收和發(fā)送時，其是處在休眠狀態(tài)下的，不實行任何作業(yè)處理，這樣不僅降低了能源消耗，也加快了硬件工作效率。

3.4 zigbee網(wǎng)絡(luò)硬件平臺

在對zigbee的網(wǎng)絡(luò)硬件進行設(shè)計時，應(yīng)將不同節(jié)點的區(qū)別設(shè)計作為工作重點，按照節(jié)點的性能以及工作要求，合理設(shè)計其形式，且為降低能源消耗，滿足供電要求，可以使用電源供電、電池供電等模式。另外，還要結(jié)合節(jié)點所處位置選擇休眠模式或者全速工作模式。

3.5 Zigbee無線網(wǎng)絡(luò)具體實現(xiàn)

以Z-Stack2007為例來說，該定位系統(tǒng)主要是針對家用電器進行無線網(wǎng)絡(luò)控制的，在該系統(tǒng)中，ZigBee協(xié)調(diào)器主要負責(zé)對系統(tǒng)中傳輸?shù)乃袛?shù)據(jù)實行搜集和整理，之后將其傳輸?shù)紸RM網(wǎng)關(guān)中，通過ARM網(wǎng)關(guān)實現(xiàn)對熟路的處理，然后再將處理好的數(shù)據(jù)逐漸傳輸?shù)较鄳?yīng)的家用電器節(jié)點上，節(jié)點在收到命令后，即會做出相應(yīng)反應(yīng)，實現(xiàn)家用電器的無線網(wǎng)絡(luò)控制。相信該技術(shù)將在未來發(fā)展中不斷的優(yōu)化，與更多的無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)結(jié)合在一起，能夠更好的解決我國無線技術(shù)發(fā)展難題。

4 結(jié)束語

總之，上文主要對zigbee的無線傳感網(wǎng)絡(luò)定位技術(shù)的發(fā)展進行了闡述，并詳細說明了zigbee無線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的構(gòu)成及硬件設(shè)施，對其未來的發(fā)展作了簡單說明，希望可以為該技術(shù)后續(xù)的研究奠定基礎(chǔ)，給我國網(wǎng)絡(luò)技術(shù)領(lǐng)域提供助力。

參考文獻：

[1]陳鵬飛，姜可宇等.基于ZigBee的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)定位技術(shù)研究[J].通訊世界，2017（24）.