基于ZigBee原理的奶牛定位系統(tǒng).pdf

1、無線網絡定位技術，顧名思義就是通信設備通過網絡拓撲結構組成無線通信網絡，設備之間進行數(shù)據(jù)通信，提取和測量通信時無線信號中的某些參數(shù)，然后運用現(xiàn)有的定位算法，最終完成對被定位設備的定位，從而獲得該設備的位置信息。目前，在大型的奶牛場中，查找某頭奶?；蛘呓y(tǒng)計所有奶牛數(shù)量時，一般靠人力來實現(xiàn)，工作量大，工作很難完成，如果出現(xiàn)緊急情況，則會產生更嚴重的后果，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，從而進行緊急的治療處理，可能

2、會因為耽誤了最佳治療時期而造成經濟損失。
　　若將無線網絡定位技術引入到奶牛養(yǎng)殖業(yè)中，就能解決上述問題。本課題所研究的關鍵內容是，可以及時了解某只奶牛的位置，便于對奶牛的飼養(yǎng)管理，提高工作效率。
　　本文的研究內容有:
　　(1)首先對無線網絡定位技術的相關文獻和大量資料進行深入分析，從中總結和研究了現(xiàn)有的定位方案，包括比較流行的定位算法以及應用比較廣泛的定位技術，并分析了現(xiàn)有的定位方案的優(yōu)缺點，制定了奶牛定位方案。<

3、br>　　(2)然后對ZigBee技術原理進行了深入了解，了解ZigBee技術中網絡拓撲結構的分類，分析了它們的優(yōu)缺點，然后對ZigBee技術的協(xié)議進行了研究，最后決定本定位系統(tǒng)采用ZigBee技術的原理。
　　(3)對定位系統(tǒng)進行了硬件設計。通過查閱資料和實地實驗發(fā)現(xiàn)，奶牛會強烈吸收2.4GHz信號，造成傳輸數(shù)據(jù)丟失等后果，于是決定選用433MHz芯片，即CC1101。單片機選用MSP430G2553。對定位系統(tǒng)進行了軟件設計。

4、針對ZigBee技術中不同類型設備的功能，分別設計了協(xié)調器、路由器和終端設備的程序。分析并解決了不同設備信號占用的問題。
　　(4)實驗研究階段，選取能較好模擬奶牛場環(huán)境的實驗地點，通過采集RSSI數(shù)據(jù)，進行線性回歸計算，確定了RSSI測距模型，然后在實驗區(qū)域內選擇7個坐標已知的定位測試點，將終端設備放在測試點分別進行定位，并且在每個測試點均進行四次實驗，時間分為上午和下午，持續(xù)兩天，用以提高實驗的準確性，便于分析數(shù)據(jù)誤差。最后參

5、照定位誤差模型，計算分析了實際坐標與測量坐標的誤差，并作圖將誤差直觀表現(xiàn)。
　　從實驗結果可以看出，將終端設備綁定在奶牛身上，在上位機軟件中查看終端設備的實時位置信息，在一定的誤差范圍內，實現(xiàn)了奶牛的定位。
　　本文的創(chuàng)新點有:
　　(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信號的問題，提高了數(shù)據(jù)傳輸效率，減小系統(tǒng)誤差

6、。
　　(2)將定位技術引進奶牛養(yǎng)殖業(yè)，可以充分減少奶牛飼養(yǎng)員的工作量，代替了人工對特定奶牛的尋找，提高了奶業(yè)生產力。同時也解決了統(tǒng)計奶牛數(shù)量的繁瑣問題，使得飼養(yǎng)員在某些緊急狀態(tài)，對奶牛提供保護。
　　(3)在奶牛養(yǎng)殖業(yè)中實現(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?；顒恿吭黾樱f明該奶牛處于發(fā)情期，便于飼養(yǎng)員及時對其采取配種等處理措施;如果某頭奶?；顒恿繙p少，那么該奶牛可能患病，幫助飼養(yǎng)員察覺此現(xiàn)象并