基于rfid的定位監(jiān)控方法
【專利摘要】本系統(tǒng)公開(kāi)發(fā)明一種基于RFID的無(wú)線定位監(jiān)控方法，包括定位模塊、Zigbee路由節(jié)點(diǎn)模塊、Zigbee協(xié)調(diào)器以及上位機(jī)監(jiān)控模塊，定位模塊利用超聲波技術(shù)和RFID技術(shù)對(duì)目標(biāo)體位置的感知，并利用Zigbee無(wú)線自組網(wǎng)技術(shù)將采集到的目標(biāo)體位置信息傳輸至Zigbee協(xié)調(diào)器，Zigbee協(xié)調(diào)器通過(guò)CAN總線技術(shù)將信息發(fā)送到上位機(jī)監(jiān)控模塊，最終實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)體的位置信息的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和監(jiān)控。本發(fā)明研究的基于RFID定位技術(shù)具有定位精度高、抗干擾能力強(qiáng)、成本低、布置靈活等優(yōu)點(diǎn)，適用于不同場(chǎng)合對(duì)不同目標(biāo)體的定位。
【專利說(shuō)明】基于RF ID的定位監(jiān)控方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及無(wú)線定位監(jiān)控方法，具體為一種適用于定位精度高、無(wú)線傳輸且需要對(duì)目標(biāo)體實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)控場(chǎng)合的基于RFID無(wú)線定位監(jiān)控方法。
【背景技術(shù)】
[0002]基于RFID的定位監(jiān)控系統(tǒng)通過(guò)RFID技術(shù)和超聲波技術(shù)對(duì)目標(biāo)體進(jìn)行定位，并將定位的信息按照一定的數(shù)據(jù)巾貞格式利用Zigbee無(wú)線自組網(wǎng)技術(shù)和CAN總線
技術(shù)傳輸至上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，上位機(jī)通過(guò)對(duì)接收到的信息進(jìn)行解析并在界面上實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)顯示目標(biāo)體的位置信息。井下機(jī)車是本系統(tǒng)的一個(gè)典型的運(yùn)用場(chǎng)合。由于機(jī)車具有結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單、制造成本低、維護(hù)方便等特點(diǎn)，使得井下機(jī)車是煤礦井下運(yùn)輸生產(chǎn)的重要工藝設(shè)備，但是受制于井下光線昏暗、粉塵多等環(huán)境惡劣的影響，人工作業(yè)操作環(huán)境惡劣，嚴(yán)重的影響機(jī)車駕駛?cè)藛T的視線?，F(xiàn)有技術(shù)保障的手段缺乏，不能夠?qū)C(jī)車位置精確定位，地面上的機(jī)車現(xiàn)場(chǎng)調(diào)度人員不能夠?qū)崟r(shí)動(dòng)態(tài)的了解機(jī)車所在的位置，使得地表人員不能夠很好的與機(jī)車駕駛員溝通及時(shí)校正機(jī)車行駛狀態(tài)。因此在駕駛機(jī)車過(guò)程中，如果機(jī)車駕駛員稍有注意力不集中、反應(yīng)遲鈍、觀察判斷等失誤情況發(fā)生，則很容易出現(xiàn)機(jī)車事故，輕者機(jī)車掉軌，重者造成人員傷亡，甚至導(dǎo)致發(fā)生礦難事件的發(fā)生，機(jī)車事故嚴(yán)重影響井下煤礦的生產(chǎn)運(yùn)作效率。機(jī)車定位技術(shù)可以大幅減少機(jī)車事故的發(fā)生，顯著提升礦山生產(chǎn)效率，有效服務(wù)于重大生產(chǎn)事故預(yù)防和礦產(chǎn)資源高效開(kāi)發(fā)利用的國(guó)家戰(zhàn)略需求。研究和實(shí)現(xiàn)礦井下機(jī)車精準(zhǔn)定位是減少機(jī)車事故的發(fā)生根本措施。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是提供一種基于RFID定位監(jiān)控方法，以實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)體的精確定位和實(shí)時(shí)監(jiān)控。
[0004]為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案為:
基于RFID的定位監(jiān)控方法，其特征在于:包括定位模塊、Zigbee路由節(jié)點(diǎn)模塊、Zigbee協(xié)調(diào)器以及上位機(jī)監(jiān)控模塊，所述的定位模塊由Zigbee終端節(jié)點(diǎn)模塊、超聲波傳感器，RFID閱讀器以及RFID標(biāo)簽組成，定位模塊利用超聲波技術(shù)和RFID射頻識(shí)別技術(shù)對(duì)目標(biāo)體進(jìn)行定位，并將目標(biāo)位置消息通過(guò)Zigbee終端節(jié)點(diǎn)模塊無(wú)線發(fā)送出去，所述的定位模塊、Zigbee路由節(jié)點(diǎn)模塊、Zigbee協(xié)調(diào)器之間利用Zigbee組網(wǎng)技術(shù)進(jìn)行消息傳遞，所述的Zigbee協(xié)調(diào)器與上位機(jī)將監(jiān)控模塊通過(guò)CAN總線技術(shù)實(shí)現(xiàn)通信；
具體實(shí)現(xiàn)方法包括以下內(nèi)容:
(1)定位模塊固定安裝在兩目標(biāo)體正對(duì)面的一側(cè)，定位模塊與地面的垂直高度為m，根據(jù)定位模塊的安裝要求，每個(gè)目標(biāo)體都安裝一個(gè)定位模塊，所述的RFID標(biāo)簽固定安置在目標(biāo)體行進(jìn)軌跡附近，每?jī)蓚€(gè)射頻標(biāo)簽間隔為n，所述RFID閱讀器的識(shí)別范圍是q ；
(2)定位模塊利用RFID閱讀器讀取RFID標(biāo)簽ID，超聲波傳感器利用超聲波反射原理對(duì)目標(biāo)體間的距離進(jìn)行檢測(cè)(目標(biāo)體間的距離=返回時(shí)間*聲速/2，聲速是340m/s)，通過(guò)射頻技術(shù)和超聲波技術(shù)對(duì)目標(biāo)體進(jìn)行精準(zhǔn)定位；
(3)目標(biāo)體以d米/秒的速度運(yùn)動(dòng)，RFID閱讀器讀取目標(biāo)體行進(jìn)過(guò)程中附近存在的RFID標(biāo)簽，當(dāng)附近只有一個(gè)RFID標(biāo)簽時(shí)，RFID閱讀器讀取該RFID標(biāo)簽的信息，當(dāng)附近有多個(gè)RFID標(biāo)簽時(shí)，RFID閱讀器利用多標(biāo)簽防碰撞技術(shù)識(shí)別全部標(biāo)簽，并將讀取的信息與超聲波計(jì)算的距離通過(guò)Zigbee終端節(jié)點(diǎn)模塊發(fā)送出去；
(4)Zigbee路由節(jié)點(diǎn)接收Z(yǔ)igbee終端節(jié)點(diǎn)模塊發(fā)送的信息，并將接收到的信息轉(zhuǎn)發(fā)至Zigbee協(xié)調(diào)器，Zigbee協(xié)調(diào)器將接收到的消息進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)，通過(guò)CAN總線技術(shù)轉(zhuǎn)發(fā)給上位機(jī)監(jiān)控模塊；
(5)上位機(jī)監(jiān)控模塊解析接受到的消息，當(dāng)接收到的消息中只包含一位RFID標(biāo)簽ID時(shí)，上位機(jī)調(diào)用數(shù)據(jù)庫(kù)中該RFID標(biāo)簽所對(duì)應(yīng)的坐標(biāo)消息，將坐標(biāo)消息顯示在終端界面上，當(dāng)接收到的消息中包含多個(gè)RFID標(biāo)簽ID消息時(shí)，上位機(jī)調(diào)用數(shù)據(jù)庫(kù)每個(gè)RFID標(biāo)簽對(duì)應(yīng)的坐標(biāo)消息，并利用平均法計(jì)算目標(biāo)體的坐標(biāo)，并將計(jì)算的結(jié)果顯示在上位機(jī)界面，至此，完成對(duì)目標(biāo)體的定位以及監(jiān)控。
[0005]所述的基于RFID的定位監(jiān)控方法，其特征在于:所述的RFID閱讀器采用1S01443協(xié)議而設(shè)計(jì)，所述的RFID標(biāo)簽ID具有全球唯一性，即每個(gè)RFID標(biāo)簽的ID均是不相同。
[0006]所述的基于RFID的定位監(jiān)控方法，其特征在于:所述的定位模塊屬于移動(dòng)節(jié)點(diǎn)，需要固定安裝在需要定位的目標(biāo)體上，所述的Zigbee路由節(jié)點(diǎn)模塊和Zigbee協(xié)調(diào)器都固定安裝在特定的空間位置上。
[0007]所述的基于RFID的定位監(jiān)控方法,其特征在于:所述的定位模塊的Zigbee終端節(jié)點(diǎn)模塊發(fā)送數(shù)據(jù)的格式為:標(biāo)簽號(hào)+超生波距離。
[0008]本發(fā)明利用RFID技術(shù)，并聯(lián)合Zigbee自組網(wǎng)技術(shù)和超聲波技術(shù)對(duì)目標(biāo)體進(jìn)行精確定位，并將目標(biāo)體的位置信息，實(shí)時(shí)的在上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)中顯示。
[0009]與現(xiàn)有的幾種定位技術(shù)相比，本發(fā)明研究的定位技術(shù)具有以下優(yōu)點(diǎn):
本發(fā)明具有定位精度高、誤差小、成本低、抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，適用于各種場(chǎng)合下對(duì)不同目標(biāo)體的定位；系統(tǒng)中采用的各個(gè)固定模塊布置靈活、維修方便、拆修便利；系統(tǒng)模塊運(yùn)用的各個(gè)元器件抗干擾能力強(qiáng)、能耗低、購(gòu)買價(jià)格低、壽命長(zhǎng)；系統(tǒng)能夠?qū)崟r(shí)的對(duì)目標(biāo)體進(jìn)行監(jiān)控并記錄目標(biāo)體位置信息，監(jiān)控人員利用上位機(jī)軟件可十分便利的查詢目標(biāo)體在不同時(shí)間段的位置信息，完全中目標(biāo)體位置信息，防止意外情況發(fā)生。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0010]圖1是本發(fā)明的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)總體結(jié)構(gòu)圖。
[0011]圖2是本發(fā)明好RFID多標(biāo)簽識(shí)別原理圖。
[0012]圖3是本發(fā)明的工作流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0013]如圖1所示。本發(fā)明包括定位模塊UZigbee路由節(jié)點(diǎn)模塊2、Zigbee協(xié)調(diào)器3以及上位機(jī)監(jiān)控模塊4。
[0014]定位模塊I固定安裝在需要定位監(jiān)控的目標(biāo)體上，包括Zigbee終端節(jié)點(diǎn)模塊和射頻識(shí)別系統(tǒng)RFID模塊組成，系統(tǒng)中包含多個(gè)定位模塊。Zigbee終端節(jié)點(diǎn)模塊包括型號(hào)為STC12C5632的單片機(jī)一、型號(hào)為CC2430的Zigbee終端模塊一、型號(hào)為M312609的超聲波傳感器；RFID模塊由RFID閱讀器和RFID標(biāo)簽組成，RFID閱讀器包括處理器MSP430芯片和TRF7960/61射頻芯片。Zigbee終端模塊一采用型號(hào)是CC2430的射頻芯片，CC2430射頻芯片延用CC2420的芯片架構(gòu)，集成了符合IEEE802.15.4標(biāo)準(zhǔn)的2.4 GHz的RF無(wú)線電收發(fā)機(jī)和安全協(xié)處理器，具有優(yōu)良的無(wú)線接收靈敏度和強(qiáng)大的抗干擾能力，Zigbee終端模塊一通過(guò)UART串口與單片機(jī)一相連，主要作用是將機(jī)車的位置消息無(wú)線傳輸給Zigbee路由節(jié)點(diǎn)模塊二 ；M312609型號(hào)的超聲波傳感器工作電壓是5V，工作電流小于20mA，探測(cè)距離是Ι-mm,定位精度達(dá)到0.2cm,傳感器通過(guò)I/O 口與單片機(jī)相連,利用超聲波定位需要兩個(gè)傳感器，即一個(gè)發(fā)送傳感器和一個(gè)接收傳感器，當(dāng)發(fā)射傳感器向外界發(fā)送方波，接收端置為高電平，當(dāng)有方波信號(hào)返回時(shí)，接收端的電平由高電平置為低電平，因此通過(guò)記錄接收傳感器高電平持續(xù)的時(shí)間來(lái)計(jì)算兩目標(biāo)體的距離(距離=高電平時(shí)間*聲速/2，聲速是340m/s)。RFID閱讀器采用的處理器是具有16位數(shù)據(jù)處理能力、精簡(jiǎn)指令結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的MSP430芯片，采用的射頻芯片是TRF7960/61，該芯片是多標(biāo)準(zhǔn)完全集成的13.56 MHz無(wú)線頻率識(shí)別模擬前端和數(shù)據(jù)成幀閱讀系統(tǒng)，集成IS01443協(xié)議處理，具有閱讀器防碰撞電路設(shè)計(jì)。RFID閱讀器與RFID標(biāo)簽的通信射頻頻率是13.56MHz, RFID閱讀器的讀寫(xiě)距離是3_4m，RFID標(biāo)簽的ID具有全球唯一性，其被固定安置在空間的各個(gè)位置，RFID系統(tǒng)通過(guò)UART串口與單片機(jī)一相連。
[0015]Zigbee路由節(jié)點(diǎn)模塊2需要固定安裝，Zigbee路由節(jié)點(diǎn)模塊由STC12C5632單片機(jī)二，CC2430的Zigbee模塊二組成，Zigbee模塊二通過(guò)UATR串口與單片機(jī)二相連。在系統(tǒng)中，路由節(jié)點(diǎn)主要有兩方面的作用，一方面是在協(xié)調(diào)器Zigbee模塊二和終端節(jié)點(diǎn)Zigbee模塊一之間轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)，另一方面是檢測(cè)是否有新的終端節(jié)點(diǎn)Zigbee模塊一請(qǐng)求加入網(wǎng)絡(luò)，并判斷是否符合要求，如果符合則允許節(jié)點(diǎn)加入網(wǎng)絡(luò)，并給節(jié)點(diǎn)分配地址。
[0016]Zigbee協(xié)調(diào)器3包括STM32W108單片機(jī)三和CC2430的Zigbee模塊三，Zigbee模塊三通過(guò)UART串口與單片機(jī)三相連。STM32W108單片機(jī)集成了 2.4GHz和IEEE802.15.4兼容的收發(fā)器，32位數(shù)據(jù)處理能力，具有高性能、低功耗的特點(diǎn)。Zigbee協(xié)調(diào)器的是系統(tǒng)的核心，其負(fù)責(zé)的建立網(wǎng)絡(luò)、對(duì)網(wǎng)絡(luò)中的路由節(jié)點(diǎn)進(jìn)行抵制分配管理等作用。Zigbee協(xié)調(diào)器通過(guò)CAN總線與上位機(jī)建立通信。
[0017]上位機(jī)監(jiān)控模塊4包括PC機(jī)，以及與PC機(jī)相連的CAN2.0總線模塊。CAN2.0模塊通過(guò)CAN控制器SAJ2000在PC機(jī)與Zigbee模塊三之間傳輸數(shù)據(jù)；PC機(jī)不僅能夠?qū)邮盏降哪繕?biāo)體位置解析并動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)顯示，還能夠通過(guò)CAN控制器向網(wǎng)絡(luò)中的Zigbee模塊發(fā)送指令。
[0018]圖2是RFID多標(biāo)簽識(shí)別原理圖。系統(tǒng)中RFID閱讀器與RFID標(biāo)簽間的通信頻率是
13.56MHz, RFID閱讀器的識(shí)別距離是3_4m，RFID閱讀器與RFID標(biāo)簽間的通信遵守IS01443協(xié)議，IS01443協(xié)議采用幀時(shí)隙ALOHA算法來(lái)解決多標(biāo)簽沖突。RFID閱讀器不停的向周圍發(fā)送查詢指令，接收到指令的RFID標(biāo)簽發(fā)送自身的ID信息給閱讀器。當(dāng)只有一個(gè)RFID標(biāo)簽響應(yīng)閱讀器指令時(shí)，RFID閱讀器將接收到的RFID標(biāo)簽ID信息發(fā)送給單片機(jī)一；當(dāng)有多個(gè)RFID標(biāo)簽響應(yīng)RFID閱讀器指令，多標(biāo)簽同時(shí)返回自身的消息給RFID閱讀器時(shí)，則發(fā)生多標(biāo)簽沖突現(xiàn)象，RFID閱讀器啟動(dòng)多標(biāo)簽防碰撞算法，RFID閱讀器給參與盤存的RFID標(biāo)簽隨機(jī)分配時(shí)隙，當(dāng)RFID標(biāo)簽的時(shí)隙與RFID閱讀器查詢的時(shí)隙相同時(shí)，RFID標(biāo)簽才返回自身信息給RFID閱讀器，如果該時(shí)隙仍發(fā)生碰撞，則RFID閱讀器發(fā)送跳過(guò)該時(shí)隙指令，并在下一輪周期內(nèi)再次分配時(shí)隙，按照此辦法RFID閱讀器識(shí)別查詢范圍內(nèi)的RFID標(biāo)簽，并將識(shí)別的全部RFID標(biāo)簽ID發(fā)送給單片機(jī)一。
[0019]圖3是系統(tǒng)的工作流程圖。系統(tǒng)的工作流程步驟如下:
(I)Zigbee協(xié)調(diào)器建立網(wǎng)絡(luò)，Zigbee路由節(jié)點(diǎn)模塊申請(qǐng)加入網(wǎng)絡(luò)，如果Zigbee路由節(jié)點(diǎn)的條件符合，則Zigbee協(xié)調(diào)器同意Zigbee路由節(jié)點(diǎn)申請(qǐng)加入,如果不是則拒絕。Zigbee終端節(jié)點(diǎn)模塊申請(qǐng)加入網(wǎng)絡(luò)，Zigbee路由節(jié)點(diǎn)模塊判斷Zigbee終端節(jié)點(diǎn)模塊是否滿足需求，如果是則同意申請(qǐng)，并給節(jié)點(diǎn)分配地址，如果不是則拒絕。
[0020](2) RFID系統(tǒng)檢測(cè)附近是否有RFID標(biāo)簽，如果有則轉(zhuǎn)到步驟(3)，如果沒(méi)有則跳轉(zhuǎn)到步驟(I).(3)RFID閱讀器檢測(cè)到RFID標(biāo)簽，向RFID標(biāo)簽發(fā)送查詢指令，接收到指令的RFID標(biāo)簽向RFID閱讀器返回自身的ID消息。如果只有一個(gè)RFID標(biāo)簽返回消息，RFID閱讀器將接收到的消息傳輸給單片機(jī)一，轉(zhuǎn)到步驟(5);如果有多個(gè)RFID標(biāo)簽同時(shí)返回消息，轉(zhuǎn)到步驟
(4)
(4)RFID閱讀器啟動(dòng)幀時(shí)隙ALOHA多標(biāo)簽防碰撞算法解決標(biāo)簽碰撞問(wèn)題。RFID標(biāo)簽隨機(jī)選擇時(shí)隙，如果RFID標(biāo)簽選擇的時(shí)隙與RFID閱讀器的查詢時(shí)隙相同也返回RFID標(biāo)簽信息給RFID閱讀器；如果在同一個(gè)時(shí)隙內(nèi)有多個(gè)RFID標(biāo)簽同時(shí)返回ID消息，則發(fā)生時(shí)隙碰撞，RFID閱讀器發(fā)送跳過(guò)時(shí)隙指令，繼續(xù)盤存下一個(gè)時(shí)隙內(nèi)的RFID標(biāo)簽，并在下一個(gè)周期內(nèi)重新分析時(shí)隙。RFID閱讀器將接收的RFID標(biāo)簽ID消息轉(zhuǎn)發(fā)給單片機(jī)一。
[0021](5)超聲波傳感器利用波的反射原理探測(cè)目標(biāo)體與前方物體的距離，并將計(jì)算的距離消息發(fā)送給RFID標(biāo)簽。
[0022](6)單片機(jī)一接收到RFID閱讀器和超聲波傳感器發(fā)送的數(shù)據(jù)信息，并按照標(biāo)簽號(hào)+距離的數(shù)據(jù)格式利用Zigbee模塊一發(fā)送給Zigbee模塊二，模塊二對(duì)接收到的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)給Zigbee模塊三，Zigbee模塊三利用CAN總線將消息發(fā)送給上位機(jī)。
[0023](7)上位機(jī)對(duì)接收到的消息進(jìn)行解析，并判斷是否收到多個(gè)RFID標(biāo)簽號(hào)，如果只接收到一個(gè)RFID標(biāo)簽號(hào)的數(shù)據(jù)，則系統(tǒng)直接從數(shù)據(jù)庫(kù)中查詢?cè)揜FID標(biāo)簽存儲(chǔ)的坐標(biāo)信息，轉(zhuǎn)到步驟(8);如果接收到多個(gè)RFID標(biāo)簽號(hào)消息，系統(tǒng)從數(shù)據(jù)庫(kù)中查詢多個(gè)RFID標(biāo)簽所對(duì)應(yīng)的坐標(biāo)信息，并利用平均法計(jì)算目標(biāo)體坐標(biāo)，轉(zhuǎn)到步驟(8).(8)上位機(jī)系統(tǒng)將解析的目標(biāo)體的坐標(biāo)結(jié)果顯示在PC機(jī)界面上。
[0024]實(shí)施例1:井下機(jī)車定位監(jiān)控
分布于井下的協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)初始化協(xié)議棧，并建立網(wǎng)絡(luò)，固定安裝于井下的路由節(jié)點(diǎn)初始化協(xié)議棧，尋找網(wǎng)絡(luò)，并向協(xié)調(diào)器發(fā)出申請(qǐng)加入網(wǎng)絡(luò)需求，協(xié)調(diào)器根據(jù)路由節(jié)點(diǎn)的條件，判斷是是否允許路由節(jié)點(diǎn)加入，如果同意則給路由節(jié)點(diǎn)分配地址。終端節(jié)點(diǎn)初始化協(xié)議，向路由節(jié)點(diǎn)發(fā)出加入網(wǎng)絡(luò)請(qǐng)求，路由節(jié)點(diǎn)根據(jù)終端節(jié)點(diǎn)的信號(hào)強(qiáng)度決定是否允許加入，如果允許則給總段模塊分配地址。至此，Zigbee自組網(wǎng)完成。
[0025]定位模塊安裝在井下機(jī)車上，標(biāo)簽被固定于機(jī)車軌道附近。機(jī)車上的RFID閱讀器與標(biāo)簽通信，并將接收到的標(biāo)簽ID發(fā)送給單片機(jī)一，機(jī)車上的超聲波傳感器探測(cè)本機(jī)車與前方軌道機(jī)車的距離，并將計(jì)算的距離傳輸給單片機(jī)一。單片機(jī)一對(duì)接收到的數(shù)據(jù)按照一定的數(shù)據(jù)格式通過(guò)Zigbee模塊一發(fā)送給Zigbee模塊二,Zigbee模塊二將接收到的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)給Zigbee模塊三，Zigbee模塊三通過(guò)Can總線發(fā)送給上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)。上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)利用數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)接收到的信息解析，并將解析后的位置信息在PC機(jī)上顯示。從而完成對(duì)井下機(jī)車的定位以及實(shí)時(shí)監(jiān)控。
【權(quán)利要求】
1.基于RFID的定位監(jiān)控方法，其特征在于:包括定位模塊、Zigbee路由節(jié)點(diǎn)模塊、Zigbee協(xié)調(diào)器以及上位機(jī)監(jiān)控模塊，所述的定位模塊由Zigbee終端節(jié)點(diǎn)模塊、超聲波傳感器，RFID閱讀器以及RFID標(biāo)簽組成，定位模塊利用超聲波技術(shù)和RFID射頻識(shí)別技術(shù)對(duì)目標(biāo)體進(jìn)行定位，并將目標(biāo)位置消息通過(guò)Zigbee終端節(jié)點(diǎn)模塊無(wú)線發(fā)送出去，所述的定位模塊、Zigbee路由節(jié)點(diǎn)模塊、Zigbee協(xié)調(diào)器之間利用Zigbee組網(wǎng)技術(shù)進(jìn)行消息傳遞，所述的Zigbee協(xié)調(diào)器與上位機(jī)將監(jiān)控模塊通過(guò)CAN總線技術(shù)實(shí)現(xiàn)通信； 具體實(shí)現(xiàn)方法包括以下內(nèi)容: (1)定位模塊固定安裝在兩目標(biāo)體正對(duì)面的一側(cè)，定位模塊與地面的垂直高度為m，根據(jù)定位模塊的安裝要求，每個(gè)目標(biāo)體都安裝一個(gè)定位模塊，所述的RFID標(biāo)簽固定安置在目標(biāo)體行進(jìn)軌跡附近，每?jī)蓚€(gè)射頻標(biāo)簽間隔為n，所述RFID閱讀器的識(shí)別范圍是q ； (2)定位模塊利用RFID閱讀器讀取RFID標(biāo)簽ID，超聲波傳感器利用超聲波反射原理對(duì)目標(biāo)體間的距離進(jìn)行檢測(cè)(目標(biāo)體間的距離=返回時(shí)間*聲速/2，聲速是340m/s)，通過(guò)射頻技術(shù)和超聲波技術(shù)對(duì)目標(biāo)體進(jìn)行精準(zhǔn)定位； (3)目標(biāo)體以d米/秒的速度運(yùn)動(dòng)，RFID閱讀器讀取目標(biāo)體行進(jìn)過(guò)程中附近存在的RFID標(biāo)簽，當(dāng)附近只有一個(gè)RFID標(biāo)簽時(shí)，RFID閱讀器讀取該RFID標(biāo)簽的信息，當(dāng)附近有多個(gè)RFID標(biāo)簽時(shí)，RFID閱讀器利用多標(biāo)簽防碰撞技術(shù)識(shí)別全部標(biāo)簽，并將讀取的信息與超聲波計(jì)算的距離通過(guò)Zigbee終端節(jié)點(diǎn)模塊發(fā)送出去； (4)Zigbee路由節(jié)點(diǎn)接收Z(yǔ)igbee終端節(jié)點(diǎn)模塊發(fā)送的信息，并將接收到的信息轉(zhuǎn)發(fā)至Zigbee協(xié)調(diào)器，Zigbee協(xié)調(diào)器將接收到的消息進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)，通過(guò)CAN總線技術(shù)轉(zhuǎn)發(fā)給上位機(jī)監(jiān)控模塊； (5)上位機(jī)監(jiān)控模塊解析接受到的消息，當(dāng)接收到的消息中只包含一位RFID標(biāo)簽ID時(shí)，上位機(jī)調(diào)用數(shù)據(jù)庫(kù)中該RFID標(biāo)簽所對(duì)應(yīng)的坐標(biāo)消息，將坐標(biāo)消息顯示在終端界面上，當(dāng)接收到的消息中包含多個(gè)RFID標(biāo)簽ID消息時(shí)，上位機(jī)調(diào)用數(shù)據(jù)庫(kù)每個(gè)RFID標(biāo)簽對(duì)應(yīng)的坐標(biāo)消息，并利用平均法計(jì)算目標(biāo)體的坐標(biāo)，并將計(jì)算的結(jié)果顯示在上位機(jī)界面，至此，完成對(duì)目標(biāo)體的定位以及監(jiān)控。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于RFID的定位監(jiān)控方法，其特征在于:所述的RFID閱讀器采用1S01443協(xié)議而設(shè)計(jì)，所述的RFID標(biāo)簽ID具有全球唯一性，即每個(gè)RFID標(biāo)簽的ID均是不相同。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于RFID的定位監(jiān)控方法，其特征在于:所述的定位模塊屬于移動(dòng)節(jié)點(diǎn)，需要固定安裝在需要定位的目標(biāo)體上，所述的Zigbee路由節(jié)點(diǎn)模塊和Zigbee協(xié)調(diào)器都固定安裝在特定的空間位置上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于RFID的定位監(jiān)控方法，其特征在于:所述的定位模塊的Zigbee終端節(jié)點(diǎn)模塊發(fā)送數(shù)據(jù)的格式為:標(biāo)簽號(hào)+超生波距離。
【文檔編號(hào)】G01S15/06GK103454641SQ201310153108
【公開(kāi)日】2013年12月18日 申請(qǐng)日期:2013年4月27日 優(yōu)先權(quán)日:2013年4月27日
【發(fā)明者】吳燎原, 王偉, 唐昊, 張仁斌, 謝鴻 申請(qǐng)人:合肥工業(yè)大學(xué)