2.3室内无线人员定位各功能模块的研究

2.3.1人员定位模块

2.3.2终端监控模块

第三章定位算法研究

3.1无线人员定位算法类型

3.2基于测距的定位算法（Range-Baced）

3.2.1基于RSSI的定位算法研究

3.2.2RSSI算法改进

3.3基于非测距的定位算法（Range-Free）

3.3.1基于DV-Hop的定位算法研究

3.4节点定位坐标算法研究

3.4.1三边测量法···16

3.4.2极大似然估计法·17

3.5定位算法选取18

第四章系统硬件设计分析···19

4.1基于ZigBee的移动终端电路设计19

4.2主控制模块19

4.3无线射频模块20

4.4电源模块设计21

4.5RS-232接口22

4.6存储模块设计23

4.7室内火灾定位报警辅助功能模块···23

结论·25

参考文献···28

第一章绪论

1.1研究背景与意义

室外的定位技术起步较早，发展的也相当的成熟了，为人们出行提供了相当大的便利。但是随着人们的生活水平的提高和通信技术的快速发展,人们对精确定位和室内定位有了更高的要求[1]。（常常需要获取移动终端的位置信息或者设备的运行情况）相较于目前的GPS定位比较粗放,无法进行小范围的位置确认且受信号影响较大,在一些大型室内公共场所几乎没有用武之地(如火车站,医院，电影院和大型超市生活广场等)。即使使用了GPS作为室内定位技术，也需要使用接插式外接天线或者感应天线，并且蜂窝网无线定位精度在数十米甚至上百米，这样的室内定位精度对于室内定位几乎是没有意义的[2]。然而随着我国的城市化发展加快，越来越多的大型建筑（如医院、生活广场和各类产业园等）越来越多见，这些场所的出现为社会发展提供了助力，并且丰富了人们的城市生活，提高人民生活水平。但是由于这些场所的人员密度也相当之大，所以对人员的定位和追踪比较困难（比如大型商场迷路的小孩、工业园区的工人定位等）。并且这些场所的安全隐患问题也比较严重（火灾、地震时的人员疏散）。室内定位技术在实现人员定位的同时，可以在这些紧急时刻，成为人员疏散和人员救助的有力工具，更好地保护人们的生命财产安全。

室内定位技术与人们息息相关，但是室内定位技术一直受制于室内环境的复杂性而发展缓慢，很少有十分成熟的室内定位系统。以下两种是应用于实践的室内定位系统：

（1）ActiveBadge诞生于1992年，是由英国剑桥（OlivettiResearchLtd.）研制的室内定位系统。该系统的定位精度并不是很高，主要用来为办公室人员进行位置锁定。该系统定位时，通过红外发射徽章每隔一段时间进行一次红外发射与传感器进行通讯，由中央处理器经过计算得出位置信息进行反馈。这样的系统组网能力较差，无法大规模部署，而且不断的红外发射，运行成本比较高昂。以红外线作为传播介质时，由于红外线电磁波频率包含在太阳光光谱之中，阳光对于传输介质的干扰是非常强大的，因此该系统在使用时对室内环境的要求也相当苛刻。（室内照明几乎需要屏蔽自然光）

（2）RADAR定位系统是1998年Microsoft公司基于RSSI技术开发的室内射频定位系统[3]。按照信号传播的模型分为两种，一种为经验模型一种为理论模型[4]。前者精度较高，但需要预置位置坐标与信号强弱的关系数据库，而且对于不同的场景无法通用，缺乏灵活性，需要对不同的传播环境监测并预置对应的关系数据库。后者则根据信号强弱来确定位置，主要通过三边测量法计算目标节点的位置。这样则主要考虑信号在传播过程中的衰减，比如穿墙损耗[5,6]。