臺灣博碩士論文加值系統

全球衛星定位系統(GPS，Global Positioning System)的應用已非常普及，但是在室內定位的時候，因為有建築物與其他障礙物的阻擋以及雜訊干擾現象，全球衛星定位系統的定位精度明顯變差，因此室內定位技術就因應而生。室內定位技術多利用訊號的強度及三點定位方式進行定位，當定位待測節點的x 軸與y 軸位置不變，只改變z軸時，一般定位系統偵測出來的x 軸與y 軸位置會偏移。
本研究提出一種利用三軸加速度感測器與ZigBee 定位系統結合的ZigBee 動態定位系統，使用ZigBee 的定位系統量測室內定位之訊號特徵強度值，並以加速度感測器計算出垂直方向（z 軸）的加速度值，計算出z 軸的位移量，最後扣掉位移進行修正，並得出動態定位的結果。

When positions of the node along the x- and y-axis are the same, just change the position of the z-axis, the positioning system regards the object shifts out of its right position. In this study, we proposed an indoor positioning system, which combines a three-axis accelerometer and a ZigBee position system, to detect the dynamic position of objects. The ZigBee positioning system calculates the indoor positioning by received signal strength indication (RSSI). Texas Instruments CC2430/31 wireless transceiver module is the core of the system. The MSP430F5438 and a three-axis accelerometer to capture the g-value of the z-axis, then get the displacement along the vertical direction. Finally, the position is subtracted from the displacement to get an outcome after correction.

目 錄

中文摘要 .……………………………………..…………………………………… i
英文摘要 .………………………………………….……………………………… ii
誌謝 .………………………………………………….…………………………… iii
目錄.……………………………………………………...………………………… iv
表目錄 .………………………………………………………………………….… vi
圖目錄 ..…………………………………………………………………………… vii
第一章 緒論 .……………………………………………………………….…… 1
1.1 研究背景與動機 .………………………………………...…………… 1
1.2 文獻回顧 .…………………………………………………...………… 3
1.3 論文架構 .…………………………………………………...………… 4
第二章 ZigBee與無線網路定位系統………………………….……….…….… 5
2.1無線感測器網路 ……………………………………………….……… 5
2.2 ZigBee ……………………………………………….……………………6
2.2.1 ISM頻段 …………………………………………………………7
2.2.2 ZigBee網路拓樸和設備…………………………………………8
2.2.3 ZigBee特色 ………………………………………………………9
2.3 無線網路定位系統 ………………………………………………….…10
第三章 TI ZigBee定位系統…………………………………….……….……. …12
3.1ZigBee定位系統設備 …………………………………………….………12
3.2 CC2430 晶片……………………………………………….……….…… .15
3.3 CC2431定位引擎 ……………………………………………….………17
3.3.1 定位引擎特點 ……………………………………………………17
3.3.2 定位引擎系統定位流程…………………………………………17
3.3.3 測量參數 …………………………………………………………19
第四章 ZigBee動態定位系統……………………. ……………………. …23
4.1 ZigBee定位測試系統 ………………………………………….………23
4.1.1 ZigBee定位系統監控介面………………………………………25
4.1.2 ZigBee定位系統程式介面……………………………………26
4.2 加速度計測試平台 …………………………………………….………27
4.2.1 加速度計ADXL330 ………………………………………………31
4.2.2 加速度計的類比數位轉換………………………………………33
4.3 小結 …………………………………………………………………….…35
第五章 ZigBee動態定位系統研究成果…….………………………….……. …36
5.1 定位測試環境 …………………………………………………….…36
5.1.1 定位系統監控介面設定 …………………………………………38
5.1.2 定位測試結果……………………………………………………39
5.1.3 動態定位測試……………………………………………………45
5.2 利用加速度計改善動態定位準確度 …………………………….…48
5.3 小結 …………………………………………………………………….…52
第六章 結論與未來展望…………………….…………………………….……. …53
參考文獻 …………………………………………………………………………… .54

參考文獻

[1] 張智傑，淺談GPS 與生活應用，中央研究院通訊電子報，2006 年第8 期。
[2] 戴江淮，GPS導航系統理論與實務，學貫行銷股份有限公司，2009。
[3] 安守中，GPS定位原理及應用，全華科技股份有限公司，2005。
[4] R. Want, A. Hopper, V. Falcao, and J. Gibbons, “The Active Badge Location System," ACM Transaction on Information Systems, Vol. 40, No. 1, pp. 91-102, January 1992.
[5] Nissanka B. Priyantha, Anit Chakraborty, and Hari Balakrishnan, ”The Cricket Location-Support System,” in Proc. ACM Int. Conf. Mobile Computing Networking(MOBICOM), Boston, MA, pp. 32-43, Aug. 2000.
[6] L. M. Ni, Y. Liu, and A. P. Patil, “LANDMARC: Indoor Location Sensing Using Active RFID,” Proceedings of the First IEEE International Conference on Pervasive Computing and Communications（PerCom’03）, pp. 407-415, 2003.
[7] 顏啟森，無線感測器網路之感測器定位系統實作，國立中正大學，通訊工程研究所，碩士論文，2005。
[8] 蕭俊杰，林宗翰，吳意曦，劉承榮，陳冠名，黃寶儀，”ZigBee即時定位系統之剖析”，台大系統中心專欄，2009。
[9] Akyiliz I. F., Weilian Su, Sankarasubramaniam Y., and Cayirci E., “A survey on sensor networks”, IEEE Communications Magazine, Vol.40, No.8, pp.102-114, Aug. 2002.
[10] 余兆棠、文成康、林瑞源、張育斌、林福林，無線通訊與網路，滄海書局，2006。
[11] 李文仲、段朝玉，ZigBee無線網路技術入門與實戰，北京航空航天大學出版社，2007。
[12] ZigBee Alliance,“ZigBee Specification v1.0”,27 June 2005.
[13] IEEE 802.15.4,“Part 15.4: Wireless Medium Access Control (MAC) and Physical Layer (PHY) Specifications for Low-Rate Wireless Personal Area Networks (LR-WPANs)” ,October 2003。
[14]Sinem Coleri Ergen，ZigBee/IEEE 802.15.4 Summary，September 10, 2004
[15]沈子貴，以可程式系統晶片發展平台實現無線網路室內定位之分析與應用，國立成功大學電機工程學系，碩士論文，2005。
[16]范世安，ZIGBEE網路之捷徑式樹狀路由改進演算法，大同大學通訊工程研究所，碩士論文，2008。
[17]王兆慶，以Wireless Sensor Network作定位之實作，國立中正大學電機工程研究所，碩士論文，2006。
[18]李展宏，基於ZigBee 無線感測網路之智慧型照明環境設計與實作，國立成功大學電機資訊學院、電機工程學系、電腦與通信產業研發碩士專班，碩士論文，2007。
[19] Texas Instruments, Z-Stack Location Profile User’s Guide (F8W-2006-0008).
[20] Texas Instruments, CC2430 Data Sheet (rev. 2.1) SWRS036F.
[21] Texas Instruments, CC2431 Data Sheet (Rev. 2.01) SWRS034B.
[22] Texas Instruments, CC2431 Location Engine, Application Note AN042 (Rev. 1.0).
[23]僑高科技有限公司(宇捷)，http://www.chirkal.com.tw/
[24] Analog Device, ADXL330: Small, Low Power, 3-Axis ±3g iMEMS® Accelerometer，2007。
[25]伍星翰，線性加速度感測器的研究與其應用，國立中央大學資訊工程學系，碩士論文，2011。