论文总字数：23174字

摘 要

在无线网络以及通信技术的迅速发展的今天，定位与导航在人们生活中扮演着越来越重要的角色。即使是在运动场，定位技术也有其用武之地，本文将重点介绍一个利用RSSI作为定位数据的室外无线定位系统。

本论文主要研究了基于Ad-Hoc网络的室外无线定位技术，它包括追踪器发包、基站间组网传输数据包和上位机接收数据包并对数据进行处理三部分。其中，硬件平台以beagle bone black开发板为核心，并将其做为系统设计中的追踪器，用来发送定位数据RSSI；基站是带有linux ubuntu系统的笔记本电脑，共3个，上位机是一个配置有java运行环境的window系统笔记本。3个基站与上位机和追踪器一起连入Ad-Hoc网络中进行数据传送。

最终数据的传送过程为 追踪器——基站——上位机。在上位机上对RSSI数据进行处理并显示出来。

关键词： Ad-Hoc网络 无线定位 RSSI

Abstract

Nowadays, with the rapid development of wireless network and communication technology, positioning and navigation plays a more important role in people's life. Even in the sports field, positioning technology also has its place. In this paper, we will focus on a wireless location system using RSSI as the positioning data.

This paper mainly studies the outdoor wireless location technology based on Ad-Hoc network, which includes a tracker sends data packets, inter base station transmission of network data packets and the host computer receives the data packets and the data were processed to get the location.Among them, we chose the beagle bone black development board as the core of the hardware platform, in addition,it’s the tracker of the system design for sending location data RSSI. What’s more, we have three base stations, which actually are three notebook computers with Ubuntu Linux system, the host computer is a notebook computer with Java operating environment and windows system. Three base stations, a PC and a tracker are in Ad-Hoc network for data transmission.

The final data transmission process is base station - PC tracker - upper computer The RSSI data is processed and displayed on the host computer.

Keywords: Ad-Hoc Wireless localization RSSI

目录

第一章 绪 论.................................................................5

1.1 课题研究背景和意义...................................................5

1.2 国内外研究现状.......................................................5

1.3 定位方法介绍.........................................................6

1.4 本文研究目的和主要研究内容...........................................7

第二章 Ad—Hoc网络研究......................................................8

2.1 Ad-Hoc简介..........................................................8

2.2 Ad-Hoc网络的特点....................................................8

2.3 Ad-Hoc中的路由协议.................................................10

2.4 五种典型的Ad-Hoc网络路由算法.......................................10

2.5 ad-hoc下定位算法介绍与比较.........................................13

第三章 Ad-Hoc网络下定位系统设计............................................18

3.1 Ad-hoc 网络环境的搭建...............................................18

3.2 RSSI值的获取（通过libpcap抓包）....................................20

3.3 定位算法设计——Fingerprint.........................................23

第四章 Beagle bone black 开发及使用.........................................31

4.1 硬件系统开发........................................................31

4.2 Ubuntu系统下硬件的使用.............................................34

第五章 定位功能测试..........................................................36

5.1 RSSI室外测量.......................................................36

5.2 实地测量fingerprint表格............................................37

5.3 追踪器在球场上的定位................................................40

1. 结论.................................................................41

致 谢.......................................................................42参考文献.....................................................................43

第一章 绪 论

1.1 课题研究背景和意义

在科技急迅成长的今天，无线定位技术所衍生出的一些产品也逐步融入到人类的生活中。在现在的运动场上，定位技术也经过不断的开发用来监测运动员的运动数据。在德国，SAP公司与德国足球队就有一个合作，该公司开发了一个名为Match Insights的应用软件，它可以通过图像分析来监测运动员在球场上的运动过程，分析他们的每一次拦截、射门或者传球。而这些大量数据与德国队在世界杯上的夺冠是密不可分的。同时在球鞋上设置速度传感器，记录瞬间速度、平均速度、最快速度、冲刺次数、步伐及步幅率在内的关键性指标。然后经过后台处理，将数据显示在Match Insights的界面上，让教练直观的了解每个球员的特色和优劣势，为团队配置以及战术制定提供重要参考。目前国内还没有出现一个能对运动员进行实时定位的系统，所以利用现今已有的无线定位技术来研发一个通过可穿戴设备进行无线的系统是具有实际意义的。一旦测试成功，再经过一些改造和外形的变化，就能将其应用于实际赛场中对运动员进行数据的采集和分析。说不定中国足球也能像德国一样通过数据分析进行针对性的高效训练，从而提高自己在世界赛场上竞争水平。

1.2 国内外研究现状

在澳大利亚，CSIRO 已经开发了一个非常准确的无线定位系统，它能定位到当前GPS卫星无法定位到的地方。即使是当碰到非常的恶劣天气的时候，比如能让阿提哈德体育馆关闭房顶这样的天气，也能做到准确定位。在橄榄球赛场上，我们可以关注到可穿戴设备的使用在逐步增长。在这些运动场中，追踪设备被穿戴于运动员的肩胛骨之间。通过追踪运动员和测量运动员的心率。这样我们根据实际情况制定计划团队的策略，提高训练的效果。

配合着CSIRO 使用的无线系统定位技术，Victorian旗下的Catapult体育公司制造出名为ClearSky的设备，能在一些封闭的球馆内监测出位置参数，好比Docklands体育馆，冰上曲棍球场，还有网球中心以及室内自行车赛场。CSIRO这项技术并不仅限体育运动中,它还能应用与采矿。CSIRO已经向澳大利亚南部的Minetec公司提供了技术使用许可。而这个公司的主要业务就是开采地下矿产。

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