基于ZigBee的手机移动检测系统设计开题报告

 2020-02-10 10:02
1.目的及意义(含国内外的研究现状分析)

1.1 研究目的及意义

通过卖场销售通信设备是通信企业重要的营销方式之一。分析产品对用户的吸引力无论对于手机厂商还是运营商都非常有意义。

用户在卖场拿起手机观摩体验反映了用户对产品感兴趣或者说产品对用户具有吸引力。如何检测用户拿起了手机是一项关键的技术。

本毕业设计课题利用外置于手机上的运动传感器检测手机是否被用户拿起,并通过Zigbee通信将感知的数据传送至后台供分析之用。

因而,通过基于ZigBee的移动标签系统实现对厅店终端的上柜管理,以及终端体验数据的收集统计具有重大意义。该系统能够分析不同品牌、型号、颜色的终端在不同地区、厅级等维度的体验情况,并以此为依据为厅店展陈和销售提供数据支撑,实现提升销售转化率和销量的目的。

1.2 国内外研究现状

国外对于物品移动检测的研究起步较早,已经取得了一定的进展,在临床、运动等方面也已经得到了应用。在国内,近些年也涌现了一批关于物品移动检测的研究文献。

1.2.1 物品移动检测的研究现状

物品移动的检测主要经历了从红外线,微波,超声波等,利用多普勒效应原理产生反射回波进行检测,到利用图像捕捉,再到MEMS的盛行,到如今加速度计、陀螺仪和磁强计已经被广泛应用。

许开方(1983)用逻辑电路判断光电敏感元件的信号顺序,从而根据电路的输出检测物体移动的方向。华崇(1996)采用超声波利用多普勒效应对移动目标进行检测。黄巍等(2000)用辐射电缆作为传感器,根据脉冲多普勒雷达原理检测移动物体。杨志凡(2008)运用图像差分的方法将运动目标从序列图像中提取出来,对固定镜头下视频序列中运动物体进行检测。侯文生等(2009)基于三轴加速度传感器ADXL330,设计了一种检测人体上肢运动状态的方法。高辉等(2010)提出一种新颖的基于电磁波小尺度衰落效应的移动物体检测方法。葛海淼等(2013)图像捕捉与图像处理的方法,结合帧差法提出了一种新的移动物体检测系统。李光伟等(2014)为了实现对物体运动的检测,设计了一种以国产高精度MEMS电容式加速度传感器MSCA3002为核心的位移检测系统。李青(2015)提出了一种超高频RFID智能枪柜管理系统,对枪支的移动进行检测。杨航等(2017)利用DT1-028K压电薄膜传感器感知肘部运动。张文瑞(2017)等构建了以MPU6050传感器为核心的数字采集系统。

1.2.2传感网局部通讯的研究现状

目前传感网中应用比较广泛的无线通信技术包括ZigBee、蓝牙和WiFi这三种。

毛飞等提出了一种基于蓝牙技术的无线传感器网络,它采用基于信息触发的星型网络拓扑和节能工作模式,使得一个蓝牙主结点可以控制从结点的个数远大于7个,有效降低了每个传感器结点的功耗,加强了传感器结点的安全管理。汪雨涵等设计的智能家居系统采用无线传输技术,能够自动采集家居相关数据信息及调控,传感器与控制中心通过WiFi进行数据传输,将智能家居中的各个子系统有机融合在一起,应用WiFi通讯网络实现互联互通。

国内ZigBee的研究起步较晚,不过随着无线技术大趋势的发展,很多高校和研究机构都已经着手无线组网、无线技术应用方面的研究。特别是与我们日常生活息息相关的近距离无线组网技术的研究和应用,如中科院计算所的宁波分所就在专门从事无线技术的研究,主要侧重于无线网络化智能传感器,计算所自行开发可低功耗的CPU、多点网络动态组网拓扑协议、网络节点管理软件、无线网络化智能传感器操作系统。国内的一些大学,如浙江大学、山东大学、清华大学等也在搞ZigBee组网和应用的研究,利用国外厂商的开发平台和芯片建立ZigBee网络,并应用于智能家居,无线抄表和物流管理方面。从ZigBee协议规范的研究及完善方面来看,ZigBee协议规范从推出至今,已有大量研究者对ZigBee网络的时间同步、广播问题、安全机制等进行了研究,并且 ZigBee 协议正在继续改进并将提供更多的功能。

孔祥涛等(2014)将ZigBee技术应用到传动轴扭矩检测中,提出一种以ZigBee技术为基础的扭矩监测系统设计方案。秦红波等(2014)设计了一种基于ZigBee无线传感网络的人体运动参数采集与分析系统。曲春燕等(2014)设计了一种基于ZigBee无线传感网络的小型粮库粮情监测系统。高金转等(2016)设计的基于ZigBee无线传感网络的环境监测系统是对环境中的温度和气体烟雾进行监测。杨静(2018)设计了基于RFID与ZigBee无线传感网络的定向运动打卡系统。

国外对ZigBee技术的研究起步较早,研究也较成熟。ZigBee联盟成立于2002年8月,为了推动ZigBee技术的发展,Chaddrcon、 Ember、Freeseale、Honeywill,Motorala、 Phileddrs和Sansung等公司共同成立了ZigBee联盟,如今已经吸引了上百家芯片公司、无线节点公司和开发商的加入,包括有许多IC设计、家电、通讯节点、ADDR服务提供、玩具等厂商,目前该联盟已经包含了150多家会员。并且还有许多厂商已将ZigBee纳入产品中。

通过传统的网络能够看出,网络的组成包括工作站和服务器, 但是当视角转移到网络层和传输层时,服务器和工作站的工作又类似,两者均可通过网络名称或地址来进行替代。点对点通信也可以理解为对等通信。点对点通信中工作站之间进行对话不再需要原来的文件服务器进行中转工作,而是采取了更为简单的方式,这样较传统的通信方法有很多优势,尤其是在操作便捷性和快捷性方面比传统方法强得多。

无线自组网是一种动态网络系统,其组网中节点带有无线收发装置。无线自组网思想起源于Aloha网。Aloha网是1968年由夏威夷大学为了通过无线方式将其分布在五个岛屿上的计算机连接起来而建立的。各个岛上的中心主机通过接口信息处理器(Interface Message Processor, IMP)作为通信基站连接到无线信道上,而基站之间则进行单跳无线连接。各个用户主机采用分布式信道访问管理方式单跳地接入主机来完成分组交换。Aloha 网络虽然仍然通过了固定的基站来实现通信,但是Aloha网络所采用的分布式信道访问技术为无线自组网的概念提出和进一步发展提供了理论和实践的基础。1973年,美国国防部高级研究计划局开始着手研制分组无线交换网络(PacketRadio Network, PANET),通过分组交换和存储转发来提供可靠的通讯。1980年到2000之间,美国国防部和军队共同研制了一系列应用在军事领域的MANETs,比如[23]抗毁无线网络(Survivable Radio Network, SURAN),全球移动信息(Global Mobile, GloMo)系统计划和战术互联网 (Tactical Internet, TI)等。

1997年,为了促进无线自组网的研究发展,国际互联网工程任务组(The Internet Engineering Task Force,IEFT)成立了一个专门研究 MANET 的工作组,无线自组网的研究成为时下热点。在当今的信息时代,随着无线通信技术、微电子技术和计算机技术等 IT 技术的快速发展和普及,便携式电脑、平板电脑、嵌入式设备、智能手机和智能穿戴等移动智能终端出现在各个城市的大街小巷,无线自组网渐渐地从军事领域向民用领域渗透。

1.2.3 传感器数据融合研究现状

张品等提出了一种优化的贝叶斯估计多传感器数据融合方法,将贝叶斯估计和卡尔曼滤波器结合起来,应用于无线传感网络数据融合中。根据滤波器应用到传感数据、融合数据或者两者的方式,提出3种不同的技术,即:前向滤波法、后向滤波法和前后向滤波法。张军等针对多传感器数据采集系统的准确性与可靠性的要求,提出了单传感器分批估计融合与模糊理论中的相关性函数与加权自适应算法相结合的数据融合方法。首先,对每一只传感器进行分批估计融合,得到了较为可靠的局部决策值。然后,利用模糊理论中的相关性函数,计算出每只传感器与其它传感器的相关程度,并剔除掉那些相关程度较低的传感器的局部决策值。最后,在权的最优分配原则下,利用加权自适应算法对剩下的局部决策值进行数据融合。

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