RFID和ZigBee技术的室内定位系统设计随着物联网的研究和无线传感网络技术迅速发展，ZigBee技术作为一种新兴的低成本、低功耗、低速率短距离的无线传感网络技术，它是基于IEEE802.15.4标准开发的无线协议。IEEE802.15.4负责物理层和MAC层，而ZigBee联盟负责制定网络层和应用层。利用ZigBee技术实现定位具有低成本、低功耗的优点，且信号传输不受视距的影响，被广泛的应用于环境监测、工业现场采集、智能家居和医疗护理等领域。RFID(RadioFrequencyIdentification，射频识别)是利用射频信号通过空间融合(交变磁场或电磁场)实现无接触信息传递并通过所传递的信息到达自动识别目的的技术。射频识别卡的优点就在于它的非接触性，因此它在完成识别工作时无须人工干预，适于实现自动化、可识别高速运动物体并可同时识别多个射频卡，操作快捷方便RFID技术是一个崭新的技术应用领域，它小仅涵盖了射频技术，还包含了射频技术、密码学、通信原理和半导体集成电路技术，是一个多学科综合的新兴学科。因此，对RFID技术的认识和研究具有深远的理论意义。目前实现室内定位主要有基于测距技术和非测距技术，基于测距的定位算法有AOA、TOA、TDOA、RSSI;基于非测距技术的定位算法主要有：DV-Hop定位算法、质心算法、凸规划定位算法等。基于测距的定位机制定位精度相对较高，在低功率无线设备组成的***度网中，由于各设备之间的同步无法实现，利用AOA、TDOA估计具体难以实现。尽管可以通过测量TOA来估计距离，但是多径和噪声，以及参考时钟的不性，都将使距离估计的效果变差;基于非测距的定位算法无需测量节点间的绝地信息和角度信息，是利用网络连通性计算节点的位置，但是定位精度低。而基于RSSI的距离估计，可以由传感器节点自身测量得到，不需要额外的硬什支持。与单纯利用连通信息的算法相比，RSSI增添了额外的有价值的信息。所以基于RSSI的测距是无线传感网络较常用的方法。本人通过基于RSSI的测距技术，采用RFID和ZigBee技术相融合的室内定位系统设计，有效的提高了室内的定位精度，以及实现了房间级的定位。1定位系统的整体设计本系统的设计有5个部分组成，包括上位机、网关、基站、电子标签、参考节点。上位机的功能是监控和管理整个系统。定位系统的构造框图如图1所示。网关的功能是由协调器来充当，它在整个系统中起着至关重要的左右，首先它要响应上位机发出的命令，开启网络，等待其他类型的节点入网，其实还要接收各节点的上传的数据并传送给上位机软件处理。基站是由ZigBee模块和RFIDReader模块组成，它们之间通过RX/TX开展数据的传输，基站的功能是在定位过程中接收上位机发送过来的消息，以调制的方式形成射频信号，通过天线不断的向外发送射频信号;其中的ZigBee模块也可以作为参考节点的作用，能够将自身的坐标信息和RSSI值发送给盲节点。电子标签是由ZigBee模块和RFIDTag模块组成，它们直接是通过SPI接口连接起来的。其功能是接收基站发送过来的射频信号，经过解调和解码后，将数据通过SPI方式传送给ZigBee模块，ZigBee模块冉通过尤线的方式发送到网关。ZigBee模块还有另外一个作用，就是作为盲节点，可在参考节点包围的区域内任意移动。它与参考节点、网关构成一个定位系统。参考节点仅只有一个ZigBee模块组成，它是一类静止的、已知自身位置坐标信息的节点，其功能是将自身的RSSI值和位置坐标信息发送给盲节点。2定位系统的硬件设计2.1网关网关的设计包括2个部分，即无线通信模块和辅助功能模块。其中无线通信模块是这个网关的部分，负责跟基站、电子标签以及参考节点等之间开展通信。辅助功能模块是完成定位串口通信、状态指示、LCD的显示、供电等辅助功能。网关的构造框图如图2所示。2.2基站基站的设计包括2个部分，RFIDReader模块和ZigBee模块。其中RFIDReader模块主要是由PIC16F887的微控制器和匹配电路组成。RFIDReader模块和ZigBee模块两者之间通过RX/TX开展数据传输。基站的构造框图如图3所示。上位机发送命令，网关将激励器ID等信息无线发送给基站中的ZigBee模块，ZigBee模块通过RX/TX将激励器ID等信息发送给微控制芯片PIC16F887处理，微控制芯片通过输出PWM信号，产生...