[發(fā)明專(zhuān)利]一種基于ZigBee技術(shù)的定位系統(tǒng)

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710735098.9
• 申請(qǐng)日: 2017-08-24
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107333244A
• 公開(kāi)（公告）日: 2017-11-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 逯鵬;張景景;郭賽迪;張宏坡;林予松;張行進(jìn);杜鑫迪
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 鄭州大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): H04W4/02
• 分類(lèi)號(hào): H04W4/02;H04W84/18;G01S5/02
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種定位領(lǐng)域，更具體地說(shuō)，涉及一種基于ZigBee技術(shù)的定位系統(tǒng)。

背景技術(shù)

基于ZigBee的無(wú)線定位設(shè)計(jì)具有便捷可操作性強(qiáng)、靈敏度識(shí)別力強(qiáng)，高效率通信等突出優(yōu)點(diǎn)，這些突出點(diǎn)使得該技術(shù)能在定位服務(wù)激增的時(shí)代保留了其不可替代的位置，發(fā)展迅猛，并迅速占領(lǐng)了一部分市場(chǎng)，開(kāi)發(fā)價(jià)值較高，開(kāi)發(fā)前景較廣。

傳統(tǒng)概念中室內(nèi)環(huán)境無(wú)法精準(zhǔn)定位，無(wú)信號(hào)或有障礙物時(shí)信號(hào)收到干擾而造成的無(wú)法定位，而且現(xiàn)存的GPS定位對(duì)于環(huán)境信號(hào)等方面外界條件要求較高。ZigBee的無(wú)線定位設(shè)計(jì)利用無(wú)線組網(wǎng)技術(shù)，構(gòu)造ZigBee網(wǎng)絡(luò)，改善了傳統(tǒng)概念中無(wú)法定位的不足，而且ZigBee定位的完成對(duì)環(huán)境的要求較低，即使是在室內(nèi)或者較為復(fù)雜的環(huán)境也可完成。

對(duì)于定位系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，最核心的技術(shù)是定位算法，傳統(tǒng)的三邊定位為一整片區(qū)域，誤差較大，不能滿足定位精度要求。

因此，本發(fā)明采用六個(gè)參考節(jié)點(diǎn)，提出了多邊定位算法，而且利用泰勒級(jí)數(shù)展開(kāi)法和最小二乘法相結(jié)合的優(yōu)化算法，利用迭代運(yùn)算對(duì)定位節(jié)點(diǎn)的位置機(jī)械修正，進(jìn)一步的提高定位精度。

因此，針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出一種基于ZigBee技術(shù)的定位系統(tǒng)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提出了一種基于ZigBee技術(shù)的定位系統(tǒng)，通過(guò)對(duì)定位節(jié)點(diǎn)、參考節(jié)點(diǎn)和網(wǎng)關(guān)三部分硬件的配置和調(diào)試，在定位系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，定位節(jié)點(diǎn)通過(guò)參考節(jié)點(diǎn)將其距離或角度等信息傳遞給網(wǎng)關(guān)，網(wǎng)關(guān)再把收集到的被定位節(jié)點(diǎn)的信息通過(guò)串口線傳遞給PC，在PC中，通過(guò)特定的定位算法及定位算法優(yōu)化來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)定位節(jié)點(diǎn)的位置確定。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供的技術(shù)方案為：

一種基于ZigBee技術(shù)的定位系統(tǒng)，包括參考節(jié)點(diǎn)模塊、定位節(jié)點(diǎn)模塊、網(wǎng)關(guān)和上位機(jī)-服務(wù)器；所述參考節(jié)點(diǎn)的個(gè)數(shù)為6個(gè)，包括CC2430芯片的無(wú)線模塊和電源，所述定位節(jié)點(diǎn)的個(gè)數(shù)為1個(gè)，包括CC2431芯片的無(wú)線模塊和電源，所述的網(wǎng)關(guān)硬件平臺(tái)包括選定的網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展主板和CC2430芯片，所述的上位機(jī)-服務(wù)器包括數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)與定位系統(tǒng)；網(wǎng)關(guān)、參考節(jié)點(diǎn)、定位節(jié)點(diǎn)通過(guò)自組網(wǎng)建立ZigBee無(wú)線網(wǎng)絡(luò)；基于ZigBee技術(shù)的定位系統(tǒng)系統(tǒng)采用無(wú)線測(cè)距技術(shù)RSSI(Received Signal Strength Indictor)作為關(guān)鍵技術(shù)對(duì)參考節(jié)點(diǎn)和定位節(jié)點(diǎn)之間的距離進(jìn)行測(cè)量，在運(yùn)行時(shí)，通過(guò)ZigBee無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，通過(guò)相應(yīng)的網(wǎng)關(guān)獲取定位節(jié)點(diǎn)和參考節(jié)點(diǎn)之間的信息，同時(shí)將相應(yīng)信息通過(guò)串口傳遞給PC服務(wù)器，同時(shí)將通過(guò)特定的定位算法及定位算法優(yōu)化處理的信息傳給網(wǎng)關(guān)，再由網(wǎng)關(guān)傳遞給參考節(jié)點(diǎn)和定位節(jié)點(diǎn)，來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)定位節(jié)點(diǎn)的位置確定。

所述參考節(jié)點(diǎn)采用CC2430芯片中的無(wú)線模塊，節(jié)點(diǎn)在的作用類(lèi)似于網(wǎng)絡(luò)中的路由器，通過(guò)相應(yīng)的配置，對(duì)每一個(gè)系統(tǒng)的CC2430芯片配置唯一的位置坐標(biāo)，同時(shí)設(shè)定相應(yīng)的RSSI均值。每一個(gè)參考節(jié)點(diǎn)是在校園環(huán)境中進(jìn)行靜態(tài)配置的，其坐標(biāo)是固定有效的。

所述定位節(jié)點(diǎn)是系統(tǒng)中需要測(cè)量定位的節(jié)點(diǎn)，定位節(jié)點(diǎn)配置相應(yīng)的CC2431芯片中的無(wú)線模塊，CC2341芯片中包含有自帶的可靠的定位引擎。

所述的網(wǎng)關(guān)的硬件平臺(tái)是由選定的網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展主板和CC2430芯片構(gòu)成。

所述的系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)包括下位機(jī)軟件設(shè)計(jì)和上位機(jī)軟件設(shè)計(jì)。

所述下位機(jī)軟件設(shè)計(jì)包括ZigBee2006協(xié)議棧、ZigBee的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)開(kāi)發(fā)平臺(tái)IAR System、網(wǎng)關(guān)軟件設(shè)計(jì)、參考節(jié)點(diǎn)和定位節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)。

所述上位機(jī)軟件設(shè)計(jì)包括上位機(jī)開(kāi)發(fā)軟件VS 2010和定位軟件Z-Location設(shè)計(jì)。

所述的定位算法是多邊定位法，具體的說(shuō)是六邊定位法。

所述的定位優(yōu)化算法采用泰勒級(jí)數(shù)展開(kāi)法和最小二乘法相結(jié)合，同時(shí)利用迭代運(yùn)算對(duì)定位節(jié)點(diǎn)的位置機(jī)械修正。

采用本發(fā)明提供的技術(shù)方案，與已有的公知技術(shù)相比，具有如下有益效果：

(1)基于ZigBee技術(shù)的定位系統(tǒng)的定位算法，采用六邊定位算法，比三邊定位算法的定位精度高。

(2)基于ZigBee技術(shù)的定位系統(tǒng)的定位優(yōu)化算法，采用泰勒級(jí)數(shù)展開(kāi)法和最小二乘法相結(jié)合，同時(shí)利用迭代運(yùn)算對(duì)定位節(jié)點(diǎn)的位置機(jī)械修正，使得定位更精確。

附圖說(shuō)明

圖1參考節(jié)點(diǎn)流程圖。

圖2定位節(jié)點(diǎn)流程圖。

圖3網(wǎng)關(guān)原理圖。

圖4網(wǎng)關(guān)工作流程圖。

圖5多邊定位原理圖。

圖6算法流程圖。

具體實(shí)施方式