1. 研究目的与意义

随着无线网络的普及和普适计算技术的发展,基于位置的服务受到越来越多的关注,在紧急救助、医疗保健、个性化信息传递等领域显示出巨大的活力。其中,定位技术是实现普适计算应用和基于位置的服务的必要前提和关键。但是,现有的定位技术,特别是室内定位技术,在使用成本、应用范围和便携性等方面还不能满足普适计算应用的需要,限制了基于位置的服务在用户中的普及。目前国内外的一些大型公司和科研所已经研发出室内无线定位系统，主要采用433mhz、超声波、蓝牙、wifi、射频识别（rfid）、超宽带（uwb）等短距离无线技术。其中基于433mhz与wifi网络的无线定位技术由于部署广泛且低成本较低，因此备受关注。与其他测距方法相比较，433mhz测距具有下面的优点：

首先，433mhz的显著优势是无线信号的穿透性强、能够传播得更远；其次，433hhz技术的正常工作模式是只有在有数据收发的时刻才会建立无线链路，因此极大地减少了对网络中其它设备的干扰，同时也降低了设备本身的功耗；最后，433mhz技术也可以从应用层的角度设计成类似于永远在线的模式，通过设置合理的刷新时间间隔参数来实现功能、功耗及可靠性之间的折中。

无线网络技术的飞速发展给人们的日常生活带来了翻天覆地的变化，为人们提供了更加舒适、灵活、便利的办公和居住环境，因此433mhz无线技术在生活中的应用是相当广泛且重要的。本毕业设计基于433mhz无线模块的特点，以实现测距功能为目标，在了解一些关于433mhz模块技术使用的基础上，进行方案设计，利用实验室仪器设备，完成相关测试工作，撰写测试报告并对测试过程中遇到的故障进行分析定位。

2. 课题关键问题和重难点

课题关键问题在于433MHz无线频段模块的缺点是传输速度慢，一般只适用于数据量较小的应用场景，所以在设计的过程中应该尽量避免使用数据量相对较大的，其次，利用433MHz无线频段测距时应该考虑好单片机和芯片类型，这样才能更好的发挥433MHz的功能，使设计成果更加显著。

课题难点首先在于433MHz无线频段测距属于新颖的系统设计，在网上比较难找到相关的课题或者产品来提供参考借鉴，所以这需要我们更多的去自学，参考中外的优秀文献来提供技术支持。其次，在核心部分单片机上我们需要利用到Linux操作系统，而Linux操作系统，在之前的学习中是没有接触到的，所以能否掌握学好Linux核心动态模块技术将是至关重要的。最后，当单片机和芯片都准备完成之后，代码的输入与搭接，以及结果的调试和测验将是完成最终基于433MHz测距系统设计能否成功的最关键难点，而这个过程也是最繁琐，最容易出现问题的过程。

3. 国内外研究现状（文献综述）

目前，影响最大、定位覆盖范围最广的定位系统是gps全球定位系统。目前gps的定位精度一般可达10m以内，能够满足大部分的室外定位需求。然而在实际环境里，卫星定位系统的覆盖范围仍然存在明显的局限性。卫星定位系统虽然在室外环境能有效地定位，但由于卫星发射的无线电讯号太微弱，以至于无法穿透绝大部分的建筑物或是稠密的植被，造成卫星定位系统无法定位。因此，卫星定位系统除了在交通工具导航上占有应用优势以外，还很少被应用在其他领域。对于人们经常工作和活动的室内，卫星定位系统根本无法满足人们对位置信息的需求。因此很有必要研制一种精确稳定的室内定位系统。室内定位的主要问题是障碍物多,建筑物内通常会有各种障碍物，包括家具、房间和行人等。障碍物位置各异，房间布局不同，行人时刻在动，大量的不确定性使室内环境异常复杂。干扰源多。由于室内环境相对封闭，声音、光线、温度等干扰源都会对定位设备的传感器造成一定的影响，特别是声音和光线，会在室内进行多次反射，使室内干扰情况更加复杂。多层建筑中的定位。室内定位不仅要考虑二维平面的位置，在多层建筑中还要考虑楼层的位置，包括地上和地下部分。未知环境定位困难。目前大部分室内定位技术都是基于对室内环境了解的基础上，但实际应用中也许得不到环境信息，或者定位基础设施遭到破坏，比如地震、反恐等特殊情况时，减少对环境依赖性的室内定位也是一项难题。所以这就需要利用到其他的手段，比如433mhz、超声波、蓝牙、wifi、射频识别（rfid）、超宽带（uwb）红外线、zigbee等。

超声波定位目前大多数采用反射式测距法超声波定位目前大多数采用反射式测距法目前，比较流行的基于超声波室内定位的技术有两种：一种为将超声波与射频技术结合进行定位。由于射频信号传输速率接近光速，远高于射频速率，那么可以利用射频信号先激活电子标签而后使其接收超声波信号，利用时间差的方法测距。这种技术成本低，功耗小，精度高。另一种为多超声波定位技术。该技术采用全局定位，可在移动机器人身上4个朝向安装4个超声波传感器，将待定位空间分区，由超声波传感器测距形成坐标，总体把握数据，抗干扰性强，精度高，而且可以解决机器人迷路问题。定位精度：超声波定位精度可达厘米级，精度比较高。缺陷：超声波在传输过程中衰减明显从而影响其定位有效范围。

红外线是一种波长间于无线电波和可见光波之间的电磁波。定位精度：5~10m。缺陷：红外线在传输过程中易于受物体或墙体阻隔且传输距离较短，定位系统复杂度较高，有效性和实用性较其它技术仍有差距。

4. 研究方案

（1）先建立无线信号的衰减模型，将已知发射节点的发射强度，接收节点根据接收到信号的强度计算出信号的传播损耗，利用理论和经验模型将传输损耗转化为距离，再利用已有的算法计算出节点的位置，最后通过无线信号的衰减模型可以计算出节点间的距离。选择CC1020和PIC16F876芯片分别作为系统的射频模块与微控制模块。

（2）测距的原理是估计两个节点之间的距离，这里节点一般是基站传感器和待定位标签。常见的无源定位机制算法有：到达时间（TOA）、到达时间差（TDOA）、到达角度（AOA）、接收信号强度（RSSI）等。本课题将采用接收信号强度指示（RSSI）的测距技术来实现测距功能。

5. 工作计划

第1周：查找文献和翻译文献，并浏览文献内容，理解一点文献之中的内容。

第2周：撰写开题报告并上传。

第3周：理清课题思入，并选定合适的材料进行系统的总体设计和规划。