基于ZigBee原理的奶牛定位系統(tǒng).pdf

1、無(wú)線網(wǎng)絡(luò)定位技術(shù)，顧名思義就是通信設(shè)備通過(guò)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)組成無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)，設(shè)備之間進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，提取和測(cè)量通信時(shí)無(wú)線信號(hào)中的某些參數(shù)，然后運(yùn)用現(xiàn)有的定位算法，最終完成對(duì)被定位設(shè)備的定位，從而獲得該設(shè)備的位置信息。目前，在大型的奶牛場(chǎng)中，查找某頭奶?；蛘呓y(tǒng)計(jì)所有奶牛數(shù)量時(shí)，一般靠人力來(lái)實(shí)現(xiàn)，工作量大，工作很難完成，如果出現(xiàn)緊急情況，則會(huì)產(chǎn)生更嚴(yán)重的后果，比如某頭奶牛處于養(yǎng)病期，如果不能快速找到這頭奶牛的地理位置，從而進(jìn)行緊急的治療處理，可能

2、會(huì)因?yàn)榈⒄`了最佳治療時(shí)期而造成經(jīng)濟(jì)損失。
　　若將無(wú)線網(wǎng)絡(luò)定位技術(shù)引入到奶牛養(yǎng)殖業(yè)中，就能解決上述問(wèn)題。本課題所研究的關(guān)鍵內(nèi)容是，可以及時(shí)了解某只奶牛的位置，便于對(duì)奶牛的飼養(yǎng)管理，提高工作效率。
　　本文的研究?jī)?nèi)容有:
　　(1)首先對(duì)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)定位技術(shù)的相關(guān)文獻(xiàn)和大量資料進(jìn)行深入分析，從中總結(jié)和研究了現(xiàn)有的定位方案，包括比較流行的定位算法以及應(yīng)用比較廣泛的定位技術(shù)，并分析了現(xiàn)有的定位方案的優(yōu)缺點(diǎn)，制定了奶牛定位方案。<

3、br>　　(2)然后對(duì)ZigBee技術(shù)原理進(jìn)行了深入了解，了解ZigBee技術(shù)中網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的分類，分析了它們的優(yōu)缺點(diǎn)，然后對(duì)ZigBee技術(shù)的協(xié)議進(jìn)行了研究，最后決定本定位系統(tǒng)采用ZigBee技術(shù)的原理。
　　(3)對(duì)定位系統(tǒng)進(jìn)行了硬件設(shè)計(jì)。通過(guò)查閱資料和實(shí)地實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，奶牛會(huì)強(qiáng)烈吸收2.4GHz信號(hào)，造成傳輸數(shù)據(jù)丟失等后果，于是決定選用433MHz芯片，即CC1101。單片機(jī)選用MSP430G2553。對(duì)定位系統(tǒng)進(jìn)行了軟件設(shè)計(jì)。

4、針對(duì)ZigBee技術(shù)中不同類型設(shè)備的功能，分別設(shè)計(jì)了協(xié)調(diào)器、路由器和終端設(shè)備的程序。分析并解決了不同設(shè)備信號(hào)占用的問(wèn)題。
　　(4)實(shí)驗(yàn)研究階段，選取能較好模擬奶牛場(chǎng)環(huán)境的實(shí)驗(yàn)地點(diǎn)，通過(guò)采集RSSI數(shù)據(jù)，進(jìn)行線性回歸計(jì)算，確定了RSSI測(cè)距模型，然后在實(shí)驗(yàn)區(qū)域內(nèi)選擇7個(gè)坐標(biāo)已知的定位測(cè)試點(diǎn)，將終端設(shè)備放在測(cè)試點(diǎn)分別進(jìn)行定位，并且在每個(gè)測(cè)試點(diǎn)均進(jìn)行四次實(shí)驗(yàn)，時(shí)間分為上午和下午，持續(xù)兩天，用以提高實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確性，便于分析數(shù)據(jù)誤差。最后參

5、照定位誤差模型，計(jì)算分析了實(shí)際坐標(biāo)與測(cè)量坐標(biāo)的誤差，并作圖將誤差直觀表現(xiàn)。
　　從實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看出，將終端設(shè)備綁定在奶牛身上，在上位機(jī)軟件中查看終端設(shè)備的實(shí)時(shí)位置信息，在一定的誤差范圍內(nèi)，實(shí)現(xiàn)了奶牛的定位。
　　本文的創(chuàng)新點(diǎn)有:
　　(1)在已有的奶牛定位研究中，都是采用2.4GHz的定位芯片，而本文采用433MHzCC1101作為定位芯片，解決了奶牛自身大量吸收2.4GHz信號(hào)的問(wèn)題，提高了數(shù)據(jù)傳輸效率，減小系統(tǒng)誤差

6、。
　　(2)將定位技術(shù)引進(jìn)奶牛養(yǎng)殖業(yè)，可以充分減少奶牛飼養(yǎng)員的工作量，代替了人工對(duì)特定奶牛的尋找，提高了奶業(yè)生產(chǎn)力。同時(shí)也解決了統(tǒng)計(jì)奶牛數(shù)量的繁瑣問(wèn)題，使得飼養(yǎng)員在某些緊急狀態(tài)，對(duì)奶牛提供保護(hù)。
　　(3)在奶牛養(yǎng)殖業(yè)中實(shí)現(xiàn)奶牛的定位，還可以輔助飼養(yǎng)員觀察判斷奶牛的發(fā)情情況，如果某頭奶?；顒?dòng)量增加，說(shuō)明該奶牛處于發(fā)情期，便于飼養(yǎng)員及時(shí)對(duì)其采取配種等處理措施;如果某頭奶?；顒?dòng)量減少，那么該奶?？赡芑疾?，幫助飼養(yǎng)員察覺(jué)此現(xiàn)象并