基于Zigbee协议的家庭防盗系统研制文献综述1

基于Zigbee协议的家庭防盗系统研制HENANINSTITUTEOFENGINEERING文献综述题目基于Zigbee协议的家庭防盗系统研制学生姓名连鹏舒专业班级电气工程及自动化1班学号0707091018系（部）电气信息工程系指导教师(职称)肖海红完成时间2011年2月28日基于Zigbee协议的家庭防盗系统研制基于Zigbee协议的家庭防盗系统研制无线传感器网络,是由大量分布的不同规格和功能的具有感知、计算和通信能力的微型传感器节点通过自组织的方式构成的一个小范围的无线网络。其目的是协作和感知、采集和处理网络覆盖区域中感知对象的信息,并发送给观察者。无线传感器网络可用来监控环境、机器甚至人类自己。无线传感器网络具有十分广阔的应用前景,已经引起了世界许多国家军事界、学术界和工业界的高度重视,同时,在基础理论和工程技术两个层面都提出了大量的挑战性研究课题。IEEE802.15.4是一个新兴的无线通讯协议,它确定了低速个人区域网络标准,定义了物理层PHY和介质访问层MAC。本文首先对ZigBee协议进行了详细的研究。ZigBee技术是一种低速、低功耗、低成本的短距离无线网络技术,主要面向自动化和远程控制的应用。ZigBee的物理层和MAC层遵守IEEE802.15.4标准,网络层、应用层遵守ZigBee联盟制定的规范。在短距离低速率无线通信方面,ZigBee有着蓝牙和无线局域网无法比拟的优势;在家用系统控制、楼宇自动化、工业监控领域具备广阔的市场。在详细研究了无线传感器网络的相关知识,以及ZigBee技术的发展概况、协议构架、网络拓扑实现的理论基础上,提出了一个基于ZigBee技术的无线传感器网络平台。设计了系统的总体结构,包括硬件结构、软件开发以及通讯接口等,并对所构建的无线传感器网络进行了试验,对试验数据进行了分析和整理文献1：分析zigBee无线传感器网络的基于信号强度测距法(RSSI)及场景指纹法，提出RSS场景指纹定位方法，该方法融合了上述两种定位方法的特点，即采用RSS“场景特征信息”作为定位场景“指纹信息”，以此建立“指纹信息”数据库，最后用最近邻居匹配算法实现定住。通过应用表明，RSS场景指纹定位方法具有定位精度高、自适应性及容错性强。且满足低成本、低功耗及易于实现的特点。文献2：论述了基于ZigBee无线网络的功率测量系统的硬件组成和软件协议。与传统功率测量系统相比，无线系统具有很高的灵活性，表现为传感器数量可扩充，空间覆盖范围广，可用于测量移动尤其是旋转目标，以及便于携带和安装等特点文献3：为了满足矿井巷道环境多参数监测的需求，根据矿井巷道地形的特点，介绍了一种可靠的基于ZigBee无线传感器网络的矿井巷道监测系统。详细阐述了以基于Zigbee协议的家庭防盗系统研制CC2430为核心的传感器节点、以CC2430和MCP2515为核心的Sink节点的软硬件设计和工作流程。通过在某煤矿大巷实验，测得了2．4GHz频率在井下的传输特性，并确定在巷道中两个无线传感器节点的距离为15m时，可实时、可靠的监测巷道的环境参数文献4：对ZigBee技术规范进行了概述，深刻剖析了基于ZigBee的无线传感器网络的体系结构，对网络建立和设备加入等具体实现细节进行了分析，从应用的角度解释了协议中的重要术语，并以微芯公司开发的ZigBee协议栈为例讲解了协议栈的详细开发流程，最后设计了一种基于ZigBee协议的嵌入式智能家居系统．实验表明，该系统能够稳定实现远程用户以浏览Web页面的方式对家庭内部子节点进行监测和控制。同时，实验还验证了ZigBee技术应用于低速个域网具有低功耗、可扩展性以及较高的实用性等特点文献5：研究设计了一种基于ZigBee无线传感器网络的室内定位系统。该系统通过待定位点发射红外信号和超声波信号到达各个参考节点的时间差计算出待定位点到达参考点的距离，再通过三点定位法计算出待定位点的坐标信息。文章介绍了ZigBee技术，TDOA定位原理，设计了红外传感器、超声波传感器的发射、接收模块，王-心44-片hc9s12dg128外围接口电路，并完成了相关的软件设计文献6：基于模式识别的网络安全技术具有一定的特性:自适应能力、低成本、高承载力和其自学能力等,在一定程度上可以整体提高安全系统的性能。多元化静态分析和遗传算法是模式库建立的有效的段,可以保证模式库的合理性和有效性。但是,该模型在实际的应用中仍存在一定的缺陷,如需要搜集大量的攻击行为特征,以保证模式库的合理性和有效性;随着网络流量的飞速增长,算法的效率需进一步提高,以缩短系统的反应时间。文献7：ZigBee主要支持三种拓扑结构：星形、树形和网格形。星形拓扑是由一个协调节点和多个终端节点组成的，协调节点位于网络的中心，负责发起建立和维护整个网络，其它的节点一般为RFD，分布在协调节点的覆盖范围内，直接与协调节点进行通信。星形网的控制和同步都比较简单，通常用于节点数量较少的场合；网格拓扑一般由若干个FFD连接在一起组成骨干网，它们之间是完全的对等通信，每个节点都可以与通信范围内的其它节点通信，但它们中也有一个会被推荐为协调节点，骨干网中的节点还可以连接FFD或RFD组成以它为协调节点的子网。网格拓扑是一种高可靠性网络，具有自恢复能力，它可为传输的数据包提供多条路径，一旦一条路径出现故基于Zigbee协议的家庭防盗系统研制障，则存在另一条或多条路径可供选择，但正是由于两个节点之间存在多条路径，它也是一种“高冗余”的网络；树形拓扑采用簇树路由传输数据和控制信息，枝干末端的叶子节点一般为RFD。每个簇首向与它相连的叶子节点提供同步服务，这些簇首又受协调节点的控制，协调节点比网络中的其它簇首具有更强大的处理能力和存储空间。树形拓扑的一个显著优点是网络覆盖范围较大，但随着覆盖范围的增大，信息的传输时延增大，而且同步复杂。文献：8平台的设计原理所搭建的无线传感器网络平台由一个Coordinator节点板和数个RFD节点板组成。目的是来建构一个基于ZigBee的星型无线传感器网络,从而实现无线远程控制和数据传输。每个ZigBee网络至少需要一个Coordinator节点作为控制器,Coordinator节点必须是全功能设备(FFD)。它通过扫描一个空通道来创建一个新的网络,一旦找到了空的通道,Coordinator会选择一个随机的PersonalAreaNetwork(PAN)ID并开始侦听此通道。Coordinator节点还有维护一个目前连接设备的列表,支持独立扫描程序来确保以前的连接设备能够重新加入网络等功能。RFD节点即精简功能设备节点上电后试图寻找一个临近的Coordinator节点,它会扫描所有的可用通道来找到Coordinator节点,并申请加入网络。当RFD节点成功构建并加入网络,下次正常上电后,它会自动试图来重新加入此网络,成功后RFD节点会使能看门狗时钟、停止RF接收并休眠控制器。当有控制信号或数据需传输时,RFD节点会使用PORTB中断来唤醒自己,发出信息。ZigBee应用层有2种数据帧服务类型,一种是MSG,一种是KVP,两者传输机制一样,不同的是MSG并不采用应用支持子层(APS)数据帧的内容,而是留给profile应用者自己去定义。所设计的平台中,当有控制信号时,RFD节点会发出一个MSG的数据帧并伴随着控制信息给Coordina-tor,一旦Coordinator确认接收到此MSG数据帧,会在绑定表中搜索查找此帧的目的节点,从而实现远程控制。而RFD节点上的温度传感器所采集的数据则通过KVP数据帧的形式在网络中传输,最终到达Coordinator节点。平台所用的微控制器是Microchip公司的PIC18LF4620,其有64kb的ProgramMemory,16个10-bitA/D转换,全双工串行接口SPI。无线收发器则为Chipcon公司的CC2420,CC2420适用于2.4GHzIEEE802.15.4。为完全适应ZigBee的RF收发器,RF收发器单元和微控制器PIC18LF4620单元通过SPI接口连接。示意图如下所示基于Zigbee协议的家庭防盗系统研制图：无线传感器网络平台文献9：该无线防盗系统直接用于需要重点监控、防止丢失的贵重设备。将含有Zigbee模块的子机粘贴在重要设备当中或者表面，当被监控设备被非法移动或者丢失时，监控座机将以多种形式向有关人员发出报警信息，从而确保了重要设备的安全，真正地实现了对重要设备的全天候、全空间、针对性强的监控和保护。参考文献[1]苏武,王命廷.基于RSS场景指纹的ZigBee无线传感器网的定位[J].南昌大学计算中心,2010.[2]徐匡.基于ZigBee无线传感器网络的功率测量系统[J].电光系统,2005.[3]李铮,叶文华.ZigBee无线传感器网络在矿井巷道监测系统中的应用[J].中国矿业大学信电学院,2005[4]纪晴,张续伟,黄巾平.基于ZigBee无线传感器网络的智能家居系统[J].山东建筑大学信息与电气工程学院,[5]2007江晓飞,王武.基于ZigBee无线传感器网络的室内定位系统设计[J].福州基于Zigbee协议的家庭防盗系统研制大学电气工程与自动化学院,2010..[6]2008刘青宋立军ZigBee无线传感器网络组网研究[7]2009朱祥贤,葛素娟,卢素锋基于ZigBee技术的无线传感器网络应用方案[8]2006.8张宏锋,李文锋基于技术的无线传感器网络的研究[9]2007傅珂,方勇基于Zigbee技术的无线防盗系统的实现方案[10]芦宁．ZigBee无线技术在智能家居中的应用[D]．哈尔滨工业大学，2006[11]AnIEEE802.15.4protocolimplementation(innesC/TinyOS)：ReferenceGuidev1.2．PolytechnicInstituteofPorto(ISEP-IPP)，May2007[12郭世富，马树元，吴平东，陈之龙基于Zigbee技术的无线传感器网络在远程家庭监护系统中的应用研究[13]郑娟毅基于ZigBee技术的家庭WSN及远程控制研究[14]黄文龙，徐道连，游颖敏，刘泽奎基于ZigBee和ARM的嵌入式智能家庭安防系统设计2009.2[15]homeautomationcomesofageRaviSharma,DirectorofMarketing,EmberCorporation