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基于Zigbee的定位技术的研究
作者：苏有朋
来源：《中国新通信》2017年第04期
【摘要】 随着近年来无线传感器网络逐渐成为热点，Zigbee低功耗、低成本、高效率等优点逐渐被大家发现并广泛应用于各种定位技术中。本文首先讨论了无线传感器网络定位技术的研究现状，之后就Zigbee的拓扑结构、Zigbee的设备节点类型、Zigbee网络硬件平台、Zigbee网络软件平台、Zigbee无线网络具体实现等方面进行了分析和讨论，最后做出本项目的研究总结。
【关键词】 Zigbee 定位技术
无线定位的主要工作原理是通过与多个已知位置的节点进行多次通信来慢慢猜测并最终确定待知晓的节点位置。Zigbee无线传感器是无线通信技术和传感器技术的良好结合，在各种控制和应用中有着很好的前景。
一、无线传感器网络定位技术的研究现状
无线传感器网络定位技术在20世纪90年代就在国外引起了广泛地关注，尤其是很多著名的大学，然而国内的无线定位技术起步要比国外晚的多，但一经发现，该技术就立刻引起了一股热潮，不仅仅是很多高校，很多企业，不论大小，也都开始对无线传感定位技术开始进行研究，也有很多公司和企业以及高校提出了很多定位的解决措施。 二、Zigbee的拓扑结构
Zigbee的网络拓扑结构包括星形、树形和网状，星形拓扑结构的最大特点是结构简单，缺点是灵活性差、可靠性低，限制了无线通信网络的覆盖范围和通信质量；树形拓扑结构相比起星形拓扑，范围有所扩张，它通过在节点和协调器之间增加路由器来扩大覆盖范围；网状拓扑比较耗费电能，它设计安排比较自由，以广播的形式发送查询和维护指令，它的路由拓扑原理和作用与树形拓扑结构相同。 三、Zigbee的设备节点类型
1、协调器（Coordinator）。Zigbee协调器主要有以下作用：a.开始组建家居系统整个Zigbee网络。b.在刚组建中网络中，其他节点如果想要进入网络中就要发出请求信息，Zigbee协调器控制是否允许其他节点加入到网络中，本系统中Zigbee协调器与ARM网关直接相连，Zigbee网络所有的数据通过协调器传递给ARM网关，ARM网关对数据进行处理并通过Zigbee协调器将控制信息反馈给整个Zigbee网络，从而实现所有家电节点的控制。
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2、路由器（Router）。本文中介绍的这个Zigbee定位技术的整个网络采用了星形拓扑结构，星形拓扑结构中需要用到Router类型的节点，这类节点在网络中占得比重与其他节点相比是很高的。并且通常情况下，这类节点不允许休眠，它主要有以下两个任务：a.在同一个网络内的不同节点间转发信息，起到信息的传达作用，以达到通信的目的，实现了协调器信息与终端节点的信息传递。b.容许网络中的一些子节点借由它加入到Router类型的节点所在的网络中。
3、终端节点（EndDeviee）。EndDevice一般处于网络的边缘，主要是进行接收和发送信息的工作，但是它有一些弊端，就是它不能转发相关信息，也不能将其他节点加入到网络中，通常情况下，EndDevice在不收发数据的时候，都在休眠状态。这是因为 EndDevice的节点是用电池来供电的，而只有在收发数据的时候EndDevice才在执行最主要的工作，其他时间EndDevice基本不进行工作，只在EndDevice收发数据时，不仅可以节约电能，还节省了硬件工作的损失。
四、zigbee网络硬件平台
硬件设计应该重点放在不同节点的不同设计，考虑各节点的工作内容、能源消耗和供电需求，分别采取电源供电、电池供电，或是采用休眠模式或全速工作。本系统利用了天运科技公司的CC2530模块开发这一系列产品，CC2530模块具有很好的兼容性，封装与管脚也大致相同，所以很容易进行平台移植。 五、Zigbee网络软件平台
本文中所介绍的Zigbee定位技术是以Z-Stack协议为基础，其协议栈结构与Zigbee规范十分吻合，在应用层完成应用程序的设计，在外部调用下层函数完成操作。Z-Stack采用的机制为事件轮循机制，事件发生时，系统会开启工作模式，处理事件，同时有多个事件发生时，会先对这些事件的优先级进行判断，之后按照顺序逐次处理，处理完成后，会保持各层的初始化状态，随后进入低功耗模式，节省功耗。OSAL的运行机制在Z-Stack协议中占有很重要的作用。
六、Zigbee无线网络具体实现
本系统采用TI公司推出的Z-Stack协议栈进行二次开发，Z-Stack 2007是面向家庭无线组网而开发。ZigBee协调器收集各个连接传感器的ZigBee节点发送来的数据，传送给ARM网关，并将ARM网关发送来的控制信息发送给连接各个家用电器的ZigBee节点。家用电器的各个节点受到相应的控制信息之后就会对信息作出反应，实现无线网络控制。
总结：本文首先对定位技术的发展背景和情况做了简单的概述，然后以一种基于Zigbee的无线家庭网络为例，来例证研究Zigbee定位技术。以后，我们应继续改良算法及拓扑结构
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的设计，致力于将多种无线技术相融合，来解决当下单种无线技术无法满足人们日益增长的生活技术需要的问题。 参 考 文 献
[1]韩晓东 李勇江 《Protel 99 SE电路设计使用教程》（第二版） 中国铁道出版社 [2]高守玮 吴灿阳 《zigbee技术实践教程》 北京航空航天大学出版社
[3]李文仲 段朝玉 《zigbee无线网络技术入门与实战》 北京航空航天大学出版社
基于Zigbee的定位技术的研究
