近十幾年來,無線與移動通信以蓬勃的速度迅猛發展。隨著各種便攜式個人通信設備與家用電器設備的增加,人們享受數字蜂窩移動通信系統帶來的便利的同時,對短距離的無線移動通信又提出了新的要求,使得短距離無線通信異軍突起,包括無線高保真(Wi—Fi)、超寬帶(UWB)、藍芽技術(Blue Theeth)以及ZigBee技術等各種熱點技術相繼出現,均展現出各自巨大的應用潛力。其中,速率低、功耗低、成本低的基于ZigBee技術的定位系統作為無線傳感器網絡的主要支撐技術獲得廣泛的關注。
基于ZigBee技術的定位系統是短距離通信的一種新興技術。它使用2.4 GHz波段,采用跳頻技術,ZigBee技術更簡單、功率及費用也更低,能夠更好地支持游戲、消費電子、儀器和家庭自動化應用。人們期望能在工業監控、環境、軍事、水利電力、醫療、樓宇監測和礦業井下作業等領域拓展ZigBee的應用,而這些恰好適用于煤礦井下巷道多曲折、多風門等結構特點,電源供電限制嚴格、煤炭行業資金短缺等特點。針對煤礦業,基于ZigBee技術的定位系統的主要功能有:查詢當前井下人員分布;井下人員跟蹤且復示井下人員行蹤;統計查詢進入特殊區域的人員;下井人員考勤管理;井下人員的定位、尋呼及遇險緊急求救;可利用現有的通信平臺實現其它信息的接人等。
盡管它有著較低數據傳輸率,但是這一傳輸速度仍能夠滿足井下人員定位考勤系統的需求。
基于ZigBee技術的定位系統作為無線傳感器網絡的主要支撐技術獲得人們廣泛的關注。它由應用層、網絡層和應用支持層、數據鏈路層、介質訪問層和物理層組成。網絡層以上協議由ZigBee聯盟制訂,物理層、介質訪問層和數據鏈路層
采用IEEE 802.15.4標準。IEEE802.15.4物理層簡單采用比特到符號映射技術、符號到碼片序列轉換技術、偏移正交相移鍵控 (OQPSK)調制技術,無須信道編碼等復雜算法;介質訪問層采用載波監聽多址一沖突避免技術,支持休眠模式。
ZigBee技術以IEEE 802.15.4協議為基礎,使用全球免費頻段進行通訊,能夠在三個不同的頻段上通訊。全球通用頻段是2.400—2.484 GHz,歐洲采用的是868.0—868.6 MHz,美國采用的是902—928 MHz,傳輸速率分別為250 kbit/s、20 kbit/s和40 kbit/s,通訊距離的理論值為1O-75 M。整個協議的設計使得ZigBee技術具有數據傳輸速率低、功耗低、成本低、網絡容量大、時延短、安全、有效范圍小、工作頻段靈活等特點,更加適合于工業監控系統、傳感器網絡、家庭監控系統、安全系統等應用。