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1. Zigbee簡介
1.1 Zigbee是什么
Zigbee是一個由可多到65535個無線數(shù)傳模塊組成的一個無線數(shù)傳網(wǎng)絡(luò)平臺，十分類似現(xiàn)有的移動通信的CDMA網(wǎng)或GSM網(wǎng)，每一個Zigbee網(wǎng)絡(luò)數(shù)傳模塊類似移動網(wǎng)絡(luò)的一個基站，在整個網(wǎng)絡(luò)范圍內(nèi)，它們之間可以進(jìn)行相互通信；每個網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)間的距離可以從標(biāo)準(zhǔn)的75米，到擴(kuò)展后的幾百米，甚至幾公里；另外整個Zigbee網(wǎng)絡(luò)還可以與現(xiàn)有的其它的各種網(wǎng)絡(luò)連接。例如，你可以通過互聯(lián)網(wǎng)在北京監(jiān)控云南某地的一個Zigbee控制網(wǎng)絡(luò)。
不同的是，Zigbee網(wǎng)絡(luò)主要是為自動化控制數(shù)據(jù)傳輸而建立，而移動通信網(wǎng)主要是為語音通信而建立；每個移動基站價值一般都在百萬元人民幣以上，而每個Zigbee“基站”卻不到100元人民幣;每個Zigbee 網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)不僅本身可以與監(jiān)控對對象，例如傳感器連接直接進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控，它還可以自動中轉(zhuǎn)別的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)傳過來的數(shù)據(jù)資料; 除此之外，每一個Zigbee網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)（FFD）還可在自己信號覆蓋的范圍內(nèi)，和多個不承擔(dān)網(wǎng)絡(luò)信息中轉(zhuǎn)任務(wù)的孤立的子節(jié)點(diǎn)（RFD）無線連接。
1.2 Zigbee技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域
Zigbee技術(shù)的目標(biāo)就是針對工業(yè)，家庭自動化，遙測遙控，汽車自動化、農(nóng)業(yè)自動化和醫(yī)療護(hù)理等,例如燈光自動化控制，傳感器的無線數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控，油田，電力，礦山和物流管理等應(yīng)用領(lǐng)域。另外它還可以對局部區(qū)域內(nèi)固定或移動目標(biāo)進(jìn)行定位。
通常，符合如下條件之一的應(yīng)用，就可以考慮采用Zigbee技術(shù)做無線傳輸：
1． 需要數(shù)據(jù)采集或監(jiān)控的網(wǎng)點(diǎn)多；
2． 要求傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量不大，而要求設(shè)備成本低；
3． 要求數(shù)據(jù)傳輸可性高，安全性高；
4． 設(shè)備體積很小，不便放置較大的充電電池或者電源模塊；
5． 電池供電；
6． 地形復(fù)雜，監(jiān)測點(diǎn)多，需要較大的網(wǎng)絡(luò)覆蓋；
7． 現(xiàn)有移動網(wǎng)絡(luò)的覆蓋盲區(qū)；
8． 使用現(xiàn)存移動網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行低數(shù)據(jù)量傳輸?shù)倪b測遙控系統(tǒng)。
9． 使用GPS效果差，或成本太高的局部區(qū)域移動目標(biāo)的定位應(yīng)用。
1.3 Zigbee 技術(shù)的特點(diǎn)
省電：兩節(jié)五號電池支持長達(dá)6個月到2年左右的使用時間
可靠：采用了碰撞避免機(jī)制，同時為需要固定帶寬的通信業(yè)務(wù)預(yù)留了專用時隙，避免了發(fā)送數(shù)據(jù)時的競爭和沖突；節(jié)點(diǎn)模塊之間具有自動動態(tài)組網(wǎng)的功能，信息在整個Zigbee網(wǎng)絡(luò)中通過自動路由的方式進(jìn)行傳輸，從而保證了信息傳輸?shù)目煽啃?/P>
時延短：針對時延敏感的應(yīng)用做了優(yōu)化，通信時延和從休眠狀態(tài)激活的時延都非常短
網(wǎng)絡(luò)容量大：可支持達(dá)65535個節(jié)點(diǎn)。
安全：ZigBee提供了數(shù)據(jù)完整性檢查和鑒權(quán)功能，加密算法采用通用的AES-128。高保密性：64位出廠編號和支持AES-128加密。
2. 位置計算的實(shí)現(xiàn)
2.1系統(tǒng)介紹
下面以上海無線龍/隨樂電子科技有限公司提供的無線實(shí)時定位系統(tǒng)C51RF-CC2431-ZDK (下面簡稱ZDK) 為例，介紹如何利用Zigbee實(shí)現(xiàn)定位。
ZDK是一套建立在CC2430/CC2431平臺上，基于Zigbee2006協(xié)議規(guī)范的無線實(shí)時定位系統(tǒng)。該系統(tǒng)以0.25m為無線定位分辨率。在監(jiān)獄人員管理系統(tǒng)、集裝箱運(yùn)輸跟蹤系統(tǒng)、長距離RFID系統(tǒng)、車輛管理系統(tǒng)、人員管理系統(tǒng)、運(yùn)動會運(yùn)動員的計時計圈系統(tǒng)、城市公交智能站臺、車輛調(diào)度的智能管理系統(tǒng)、列車/車廂自動抄號、調(diào)度管理系統(tǒng)、小區(qū)/工廠門禁系統(tǒng)等方面有廣泛應(yīng)用前景。
該系統(tǒng)以3-12個參考節(jié)點(diǎn)，構(gòu)成一個最大區(qū)域?yàn)?3.75X63.75米的無線定位網(wǎng)。參考節(jié)點(diǎn)之間，通過802.15.4/ZigBee無線通訊標(biāo)準(zhǔn)，保持無線聯(lián)系，通過上位機(jī)軟件可以實(shí)現(xiàn)對全部參考節(jié)點(diǎn)的無線參數(shù)配置。
2.2系統(tǒng)中的設(shè)備
上圖中是一個定位的典型布局和使用，下面通過該圖講解定位的實(shí)現(xiàn)過程，在圖中右上角小圓點(diǎn)做為網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)，該節(jié)點(diǎn)是整個網(wǎng)絡(luò)的起始，在建立好網(wǎng)絡(luò)以后，它就只要負(fù)責(zé)管理網(wǎng)絡(luò)中的其他設(shè)備，并作為Zigbee和PC之間的橋梁。
*的小圓點(diǎn)在系統(tǒng)中作為參考節(jié)點(diǎn)使用，除了為盲節(jié)點(diǎn)提供坐標(biāo)參考和信號強(qiáng)度值外，這些小圓點(diǎn)還要負(fù)責(zé)整個網(wǎng)絡(luò)的通訊鏈路，它們每一個設(shè)備都具有路由的功能，所以它們也是一個路由器。每個參考節(jié)點(diǎn)都會有自己的坐標(biāo)信息，這些信息是用來提供盲節(jié)點(diǎn)計算位置的重要參考依據(jù)。
紅色的小圓點(diǎn)在系統(tǒng)中作為盲節(jié)點(diǎn)使用，這個設(shè)備可以為路由器，也可以為終端設(shè)備，可以根據(jù)具體的情況改變，使用路由器可以讓實(shí)時性更好，使用終端設(shè)備可以做低功耗，讓能源得到更合理的應(yīng)用。
2.3盲節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)的計算流程和方法
盲節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)的計算通過CC2431的定位引擎實(shí)現(xiàn)，這個定位引擎通過硬件計算出坐標(biāo)值，然后放在相應(yīng)的寄存器中，我們只需要提供定位引擎需要的參數(shù)就可以了。
首先，盲節(jié)點(diǎn)發(fā)起計算的請求，它會向附近的參考節(jié)點(diǎn)廣播一個信息，參考節(jié)點(diǎn)接收到信息后會將此次通訊收獲取的信號強(qiáng)度值收集，這樣連續(xù)發(fā)生多次（一般是8次），然后參考節(jié)點(diǎn)會將這8次信號強(qiáng)度值求平均值，然后連同自己的坐標(biāo)發(fā)送給盲節(jié)點(diǎn)。
盲節(jié)點(diǎn)收到這些信息后，選擇三個或多于三個參考節(jié)點(diǎn)之中，信號最好的參考節(jié)點(diǎn)信息備用，然后再加入設(shè)置的A值和N值（A值：定位節(jié)點(diǎn)到一個參考節(jié)點(diǎn)一米之間通訊的信號強(qiáng)度值；N值定位節(jié)點(diǎn)遠(yuǎn)離參考節(jié)點(diǎn)一米后衰減的信號強(qiáng)度值）最后啟動定位引擎，開始計算位置信息
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