ZigBee定位解决处理办法与技术基础学习知识原理

Zigbee的原理应用什么是Zigbee技术？Zigbee是一种远距离、低功耗、低速率的通信技术，广泛应用于物联网领域。

它基于IEEE 802.15.4标准，并支持多种网络拓扑结构，如星型、网状和树状。

Zigbee技术主要用于短距离和低功耗的无线传感器网络。

Zigbee的工作原理Zigbee使用了基于IEEE 802.15.4的物理层和MAC层协议进行通信。

物理层定义了无线信道的特性和传输速率，MAC层管理通信的接入和网络层功能。

Zigbee 通过发送和接收数据帧实现节点之间的通信。

Zigbee网络中有三种类型的节点：协调器（Coordinator）、路由器（Router）和终端设备（End Device）。

协调器是网络的中心节点，负责管理网络拓扑结构和协调节点之间的通信。

路由器是网络中的中继节点，有能力转发数据帧。

终端设备是最简单的节点，只能与路由器或协调器进行通信。

Zigbee网络可以支持几个不同的应用场景，如智能家居、工业自动化和远程监测等。

每个节点可以通过使用不同的应用层协议来实现特定的功能。

Zigbee的应用领域智能家居在智能家居领域，Zigbee可以用于实现家庭自动化。

通过将各种设备连接到Zigbee网络，用户可以通过智能手机或其他智能设备来控制各种功能，如灯光、温度和安全系统等。

此外，Zigbee还可以实现家庭能源管理，通过智能电表和电器设备的联网，实现能源的监控和控制。

工业自动化Zigbee在工业自动化领域的应用越来越广泛。

Zigbee节点可以用于监测温度、湿度、压力等参数，以及控制工业设备。

通过建立Zigbee传感器网络，可以实现对工业过程的实时监测和远程控制，提高生产效率和安全性。

远程监测Zigbee也被广泛应用于远程监测领域，如环境监测、农业监测和健康监测等。

通过部署Zigbee传感器节点，可以实时监测环境参数（如温度、湿度、空气质量等）、农田土壤湿度和作物生长状况，以及人体生理参数等。

ZigBee无线定位技术原理(转载自e络盟社区)德州仪器(TI)ZigBee无线射频元件CC2431所含的定位引擎(LocationEngine)就像是室内全球卫星定位系统(GPS)，利用ZigBee网络的无线射频基础设施计算物品或人员的位置。

相较于GPS 系统，把定位引擎和微控制器(MCU)全部整合至单晶片射频收发器，不仅耗电量远少于GPS硬体，成本更不到其十分之一，且无论在室内或室外，只要有ZigBee网络的地方就能使用。

常见应用包括从屋内不同房间移动时，遥控开灯或关灯；装运码头的货柜追踪，以及从网站追踪特定设备。

定位引擎还能简化无线网络设定，能在新设备加入网路时找出其所在位置。

多数无线传感器网络都需一套方法判断网络节点的位置，所以使用者必须在安装时决定应该互相交换的资料，以及应与中央资料搜集点互传资料的节点。

市场上许多解决方案透过软体计算网络节点位置，这类系统的节点读取位置计算所需的参数，然后把资讯送到中央资料搜集点，算出位置后再传回给节点，这个过程的运算量很庞大，须用到个人电脑或高效能微控制器。

这种计算位置的方式仅对小型网络和少数节点有用，因为执行计算所需的网络流量会随着节点数目的指数增加。

高流量负载和频宽不足让这套方法只能用于电池供电的网络，可利用分布式定位计算解决这个问题，可先让网络节点找出多个已知位置且距离最近的参考节点，然后根据参考节点传来的资讯计算本身的位置，因此，网络流量将只出现在待测节点(BlindNode)连接范围内的节点。

另外，由于网络流量只会随待测节点的数目等比例增加，所以同一个网络可有很多个待测节点。

本文介绍的结果是以ZigBee网络测量值为基础，但也适用于较简单的IEEE802.15.4网路。

定位引擎会根据无线网络里，相邻无线装置传来的接收讯号强度指标(RSSI)计算自己的位置。

随着环境不同，两台无线装置之间的RSSI讯号会有很大差异，举例来说，若有人在两台无线装置的中间走过，接收讯号就可能减少30dBm，为弥补这么大的差异，定位引擎最多会根据十六台无线装置传来的RSSI值进行计算，以便得到精确的位置，这种做法的逻辑是利用多个节点求取平均值，即可将RSSI的变异量消除。

基于Zigbee的校园个人安全保障系统（南京农业大学工学院电气工程系yesen_2008@）摘要;针对传统的安全监控方式不能及时发出报警求救信号，贻误最佳救援时间情况，提出了利用zigbee 无线传感网的定位功能，结合嵌入式技术，开发一套具有实时性强，功耗低，操作简捷的安全监测系统的方案，并成功实现该项功能。

本文介绍了基于CC2430和CC2431芯片组建的MESH型网络在校园内实现定位功能的应用及如何结合电子地图，在嵌入式终端设备显示定位信息的过程。

关键词：zigbee网络；定位技术；安防系统；嵌入式系统；CC2431；A ZigBee -based personal security system in campus Abstract:In traditional safety monitoring way cannot immediately send out a warning signal for help, delay thebest relief time situation, proposed the use of zigbee wireless sensor network positioning function, combined with embedded technology, the development of a powerful real-time performance, low power consumption, simple operation of the safety monitoring system scheme, and achieve the function. This paper introduces the CC2430 and CC2431 chips based on a MESH type in the campus network positioning of the application and realization function how to combine the electronic map, in embedded terminal positioning information that the process.Keywords: Zigbee network；positioning technology；security system；Embedded system；CC24310.引言传统的安全监测系统通常只能是在安全事件发生之后，为安全事件提供监控视频或音频的资料，而不能对突发事件做出及时快速的反应，经常错过最佳的救援时间。

第一章Zigbee概述1、Zigbee是一种新兴的短距离、低速率无线网络技术，主要用于近距离无线连接。

2、Zigbee的特点是功耗低、成本低、时延短、网络容量大、可靠安全。

3、常见的Zigbee芯片有CC243X系列、MC1322X系列和CC253X系列。

4、常见的Zigbee协议栈有非开源（msstatePAN）协议栈、开源（freakz）协议栈和半开源(Zstack)协议栈。

5、Zigbee软件开发平台包括IAR、Zigbee Sniffer、物理地址修改软件以及其它辅助软件。

6、Zigbee硬件开发平台采用Altium Designer进行设计。

7、简述Zigbee的定义。

答：Zigbee是一种近距离、低复杂度、低功耗、低成本的双向无线通讯技术。

主要用于距离短、功耗低且传输速率不高的各种电子设备之间，进行数据传输（包括典型的周期性数据、间歇性数据和低反应时间数据）的应用。

（Zigbee的基础是IEEE802.15.4，但是IEEE802.15.4仅处理低级的MAC（媒体接入控制协议）层和物理层协议，Zigbee联盟对网络层协议和应用层进行了标准化。

）8、简述无线传感器网络与Zigbee之间的关系。

答：从协议标准来讲：目前大多数无线传感器网络的物理层和MAC层都采用IEEE802.15.4协议标准。

IEEE802.15.4描述了低速率无线个人局域网的物理层和媒体接入控制协议（MAC 层），属于IEEE802.15.4工作组。

而Zigbee技术是基于IEEE802.15.4标准的无线技术。

从应用上来讲：Zigbee适用于通信数据量不大，数据传输速率相对较低，成本较低的便携或移动设备。

这些设备只需要很少的能量，以接力的方式通过无线电波将数据从一个传感器传到另外一个传感器，并能实现传感器之间的组网，实现无线传感器网络分布式、自组织和低功耗的特点。

9、Zigbee技术特点：低功耗、低成本、大容量、可靠、时延短、灵活的网络拓扑结构。

zigbee解决方案现代物联网技术的不断进步为无线通信行业带来了新的发展机遇，ZigBee因其简单，高效，自我组织，低功耗的特点，逐渐成为物联网无线传感器网络（WSN）中的重要技术标准。

本文将从基本原理、特点优点、应用场景等多方面介绍ZigBee的解决方案。

一、基本原理ZigBee技术采用短距离、低功耗、低速率、短时间的无线通信方式，采用IEEE802.15.4的标准，实现了多个低功耗传感器（LPS）组网间的设备，达到数据通信的目的。

网络结构一般由一个协调器、若干路由器和终端节点组成。

二、特点优点1、低功耗：ZigBee使用的大多是短途通信，硬件控制非常简单，通信过程中的功耗相对低。

2、自身组成：ZigBee节点之间具有自我组织的特性，可以根据节点数量的变化自适应调整，增强了整个网络的稳定性。

3、自适应网络：ZigBee网络不需要依靠中心节点对路由进行管理，构建自适应的网络拓扑结构，能够满足很多应用场景的需求。

4、可靠性：传输过程采用确认机制，确保被接收器正确接收，提高了通信的可靠性。

5、安全性：支持AES-128加密算法，确保数据的机密性和完整性。

三、应用场景1、家庭自动化：ZigBee技术广泛应用于家庭自动化系统中，实现家居设备的智能控制，如智能灯光控制，智能门锁等。

2、车联网：汽车成了不可或缺的交通工具，ZigBee无线传感网络技术可用于实现汽车内外部设备的智能控制。

3、智慧城市：ZigBee技术可以在水电表等领域广泛应用，实现智慧城市的各项服务的优化运营，如停车场的管理及路灯的节能节约。

总之，ZigBee技术解决方案是在物联网应用场景中极具潜力的技术，它运用广泛，已经得到广泛的认可和应用。

ZigBee定位解决方案什么是ZigbeeZigbee是IEEE802.15.4协议的代名词。

根据这个协议规定的技术是一种短距离、低功耗的无线通信技术。

这一名称来源于蜜蜂的八字舞，由于蜜蜂(bee)是靠飞翔和“嗡嗡”(zig)地抖动翅膀的“舞蹈”来与同伴传递花粉所在方位信息，也就是说蜜蜂依靠这样的方式构成了群体中的通信网络。

其特点是近距离、低复杂度、自组织、低功耗、低数据速率、低成本。

主要适合用于自动控制和远程控制领域，可以嵌入各种设备。

简而言之，ZigBee就是一种便宜的，低功耗的近距离无线组网通讯技术。

Zigbee的起源Zigbee, 在中国被译为"紫蜂",它与蓝牙相类似.是一种新兴的短距离无线技术.用于传感控制应用(sensor and control).此想法在IEEE 802.15工作组中提出,于是成立了TG4工作组,并制定规范IEEE 802.15.4.2002年,zigbee Alliance成立.2004年,zigbee V1.0诞生.它是zigbee的第一个规范.但由于推出仓促,存在一些错误.2006年,推出zigbee 2006,比较完善.2007年底,zigbee PRO推出zigbee的底层技术基于IEEE 802.15.4.物理层和MAC层直接引用了IEEE 802.15.4在蓝牙技术的使用过程中，人们发现蓝牙技术尽管有许多优点，但仍存在许多缺陷。

对工业，家庭自动化控制和工业遥测遥控领域而言，蓝牙技术显得太复杂，功耗大，距离近，组网规模太小等，而工业自动化，对无线数据通信的需求越来越强烈，而且，对于工业现场，这种无线数据传输必须是高可靠的，并能抵抗工业现场的各种电磁干扰。

因此，经过人们长期努力，Zigbee协议在2003年正式问世。

另外，Zigbee使用了在它之前所研究过的面向家庭网络的通信协议Home RF Lite。

长期以来，低价、低传输率、短距离、低功率的无线通讯市场一直存在着。

ZigBee学习资料ZigBee是一种低功耗、短距离、无线通信协议，主要用于物联网应用。

它基于IEEE 802.15.4标准，适用于各种设备之间的无线通信，如智能家居、智能电网、工业自动化等。

如果你对ZigBee感兴趣，想要深入了解相关知识和学习资料，本文将为你提供一些有用的资源和学习指南。

1. ZigBee官方文档和规范：ZigBee联盟是ZigBee技术的官方组织，他们提供了一系列的官方文档和规范，包括ZigBee技术规范、应用框架、网络层协议等。

你可以通过访问ZigBee联盟的官方网站，下载这些文档并深入学习。

这些文档提供了关于ZigBee的详细说明、架构、通信协议等方面的信息。

2. ZigBee开发工具和SDK：如果你想要进行ZigBee的开发和实践，可以考虑使用一些开发工具和软件开发包（SDK）。

例如，Digi International提供了一套名为"XCTU"的开发工具，它可以帮助你进行ZigBee设备的配置、调试和测试。

此外，Silicon Labs也提供了一套名为"ZigBee SDK"的软件开发包，用于开发基于ZigBee的应用程序。

3. ZigBee教程和在线课程：除了官方文档和开发工具，还有一些在线教程和课程可以帮助你学习ZigBee。

例如，Coursera平台上有一门名为"Wireless Communication for Everybody"的课程，其中包括了关于ZigBee的内容。

此外，你还可以在YouTube上找到一些ZigBee相关的教学视频，这些视频可以帮助你更好地理解ZigBee的原理和应用。

4. ZigBee参考书籍：如果你更喜欢通过阅读书籍来学习，以下是一些关于ZigBee的参考书籍推荐：- "ZigBee Wireless Networks and Transceivers" by Shahin Farahani- "ZigBee Network Protocols and Applications" by Chonggang Wang, Tao Jiang,and Qian Zhang- "ZigBee Wireless Sensor and Control Network" by Ata Elahi这些书籍涵盖了ZigBee的基础知识、网络协议、应用案例等方面的内容，可以帮助你系统地学习和理解ZigBee技术。

ZigBee的工作原理_ZigBee组网技术ZigBee是一种高可靠的无线数传网络，类似于CDMA和GSM网络。

ZigBee数传模块类似于移动网络基站。

通讯距离从标准的75m到几百米、几公里，并且支持无限扩展。

Zigbee 技术特点主要有低功耗、低成本、时延短、网络容量大、工作频段灵活、低速率、安全的数据传输等。

其中低功耗是Zigbee技术最重要的特点。

由于 Zigbee的传输速率相对较低发射功率较小，使得 Zig bee设备很省电，这是 Zigbee技术能够广泛应用的基石。

ZigBee协议适应无线传感器的低花费、低能量、高容错性等的要求。

Zigbee的基础是IEEE 802.15.4。

但IEEE仅处理低级MAC层和物理层协议，因此Zigbee联盟扩展了IEEE，对其网络层协议和API进行了标准化。

Zigbee是一种新兴的短距离、低速率的无线网络技术。

主要用于近距离无线连接。

它有自己的协议标准，在数千个微小的传感器之间相互协调实现通信。

ZigBee组网概述组建一个完整的zigbee网状网络包括两个步骤：网络初始化、节点加入网络。

其中节点加入网络又包括两个步骤：通过与协调器连接入网和通过已有父节点入网。

ZigBee网络初始化预备Zigbee网络的建立是由网络协调器发起的，任何一个zigbee节点要组建一个网络必须要满足以下两点要求：（1）节点是FFD节点，具备zigbee协调器的能力;（2）节点还没有与其他网络连接，当节点已经与其他网络连接时，此节点只能作为该网络的子节点，因为一个zigbee网络中有且只有一个网络协调器。

FFD：Full Funcon Device 全功能节点RFD：Reduced FunconDevice 半功能节点ZigBee网络初始化流程1、确定网络协调器首先判断节点是否是FFD节点，接着判断此FFD节点是否在其他网络里或者网络里是否已经存在协调器。

通过主动扫描，发送一个信标请求命令（Beaconrequest command），然后设置一个扫描期限（T_scan_duraon），如果在扫描期限内都没有检测到信标，那么就认为FFD在其pos内没有协调器，那么此时就可以建立自己的zigbee网络，并且作为这个网络的协调器不断地产生信标并广播出去。

ZIGBEE 无线定位技术大多数无线传感器网络都要求具备一种确定网络节点位置的方法。

因此在设备安装期间, 需要弄清楚哪些节点相互之间直接进行数据交换, 或者确定哪些节点直接与中央数据采集点进行数据交换。

当通过基于软件的计算方法来确定网络节点位置时, 就需要考虑到市场化解决方案 (market solution 。

这些具体的计算方法是:节点首先读取计算节点位置的参数, 然后将相关信息传送到中央数据采集点,对节点位置进行计算,最后,再将节点位置的相关参数传回至该节点。

这就是典型的数据密集型计算, 并且需要配置一台 PC 或高性能的 MCU 。

这种计算节点位置的方法之所以只适用于小型的网络和有限的节点数量, 是因为进行相关计算所需的流量将随着节点数量的增加而呈指数级速度增加。

因此, 高流量负载加上带宽的不足限制了这种方法在电池供电网络中的应用。

针对上述问题, CC2431 采用了一种分布式定位计算方法。

这种计算方法根据从距离最近的参考节点 (其位置是已知的接收到的信息,对节点进行本地计算,确定相关节点的位置。

因此, 网络流量的多少将由待测节点范围中节点的数量决定。

另外, 由于网络流量会随着待测节点数量的增加而成比例递增,因此, C C2431 还允许同一网络中存在大量的待测节点。

本文所提供的结果是根据对 ZigBee 网络的测量得出的, 然而,这些测量结果同样适用于基于 IEEE 802.15.4协议构建的更简单的网络。

定位引擎技术定位引擎根据无线网络中临近射频的接收信号强度指示 (R SSI ,计算所需定位的位置。

在不同的环境中,两个射频之间的 RSSI 信号会发生明显的变化。

例如,当两个射频之间有一位行人时,接收信号将会降低 30dBm 。

为了补偿这种差异,以及出于对定位结果精确性的考虑,定位引擎将根据来自多达 16 个射频的 RSSI 值,进行相关的定位计算。

其依据的理论是:当采用大量的节点后, RSSI 的变化最终将达到平均值。

zigbee网络原理与应用Zigbee是一种低功耗无线通信技术，主要用于物联网应用中的传感器网络。

它采用了低功耗、低数据速率和短距离通信的特点，可用于各种家庭自动化、工业控制和医疗监测等领域。

Zigbee网络具有以下几个核心原理：1. 网络拓扑结构：Zigbee网络采用了星型、树型或网状的拓扑结构。

其中，星型拓扑结构是最简单的，所有节点都直接连接到协调器。

树型拓扑结构则是基于星型拓扑的扩展，形成多层次的网络结构。

而网状拓扑结构可以让节点之间通过中继器相互连接，提高网络的稳定性和可靠性。

2. 路由协议：Zigbee网络使用了AODV（Ad-hoc On-demand Distance Vector）路由协议。

该协议采用基于需求的路由发现机制，只在需要传输数据时才进行路由发现和维护，从而降低网络的能耗。

3. 能耗管理：在Zigbee网络中，节点处于睡眠状态时能耗极低，只有当网络中有数据需要传输时才会被唤醒。

此外，节点之间的通信主要依靠广播和短距离传输，也减少了能耗。

Zigbee网络的应用非常广泛，包括但不限于以下几个方面：1. 家庭自动化：Zigbee可以将各种智能设备连接到一个家庭网络中，实现智能家居控制。

例如，可以通过手机控制灯光、温度、门锁等设备，提高家居的安全性和舒适性。

2. 工业控制：Zigbee可以用于工业领域中的传感器网络，实时监测和控制生产过程。

例如，可以监测温度、湿度、压力等参数，并控制机器的运行状态，实现精确的工业自动化控制。

3. 物流和仓储管理：Zigbee可以用于物流和仓储领域中的物品追踪和管理。

例如，可以在物品上安装Zigbee节点，通过网络实时监测物品的位置和状态，提高物流运输的效率和可追溯性。

4. 医疗监测：Zigbee可以用于医疗领域中的远程监护和患者健康管理。

例如，可以将各种健康传感器连接到一个Zigbee网络中，实时监测患者的心率、血压、血糖等指标，并将数据传输给医生或云端平台，实现远程监护和健康管理。

ZigBee基础知识讲解目录一、ZigBee技术概述 (2)二、ZigBee网络结构 (3)2.1 网络拓扑结构 (4)2.2 设备角色 (5)2.3 基本网络模式 (6)三、ZigBee协议栈 (7)3.1 物理层 (8)3.2 链路层 (10)3.3 网络层 (11)3.4 应用层 (12)四、ZigBee设备类型 (13)4.1 网络协调器 (14)4.2 节点设备 (15)4.3 外部设备 (17)五、ZigBee通信机制 (18)5.1 数据传输方式 (19)5.2 通信协议 (21)5.3 数据传输速率与容量 (22)六、ZigBee安全机制 (23)6.1 认证机制 (25)6.2 隐私保护 (26)6.3 安全服务与应用 (27)七、ZigBee设备配置与调试 (29)7.1 设备初始化 (30)7.2 网络参数设置 (32)7.3 设备状态监控与维护 (33)八、ZigBee应用案例分析 (35)8.1 智能家居系统 (36)8.2 工业自动化控制系统 (38)8.3 智能交通系统 (39)8.4 公共安全监测系统 (41)九、ZigBee发展趋势与挑战 (42)9.1 技术发展趋势 (44)9.2 应用前景展望 (45)9.3 面临的挑战与应对策略 (47)一、ZigBee技术概述定义与特点：ZigBee是基于IEEE 标准的无线通信技术，具有低功耗、低数据速率、低成本和可靠性的特点。

ZigBee联盟通过扩展IEEE标准，增加了网络、安全和应用层的功能。

该技术主要适用于需要长时间工作且电池寿命非常关键的应用。

应用领域：ZigBee技术广泛应用于智能家居、工业自动化、智能农业、智能交通等领域。

智能家居中的照明控制、安防系统。

网络结构：ZigBee网络主要由协调器（Coordinator）、路由器（Router）和终端设备（End Device）组成。

协调器负责创建和加入网络，路由器负责路由和数据转发，终端设备则执行特定的任务。