基于ZigBee技術(shù)的室內(nèi)定位系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于定位領(lǐng)域，尤其涉及一種基于ZigBee技術(shù)的室內(nèi)定位系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)階段，隨著大型室內(nèi)展管和倉庫的發(fā)展，以及對礦井內(nèi)人員跟蹤定位的需求，室內(nèi)定位技術(shù)受到了人們越來越多的關(guān)注?，F(xiàn)有的室內(nèi)定位技術(shù)有WiF1、ZigBee、射頻識別(RFID)、藍(lán)牙和超寬帶定位等，射頻技術(shù)是當(dāng)今應(yīng)用最為廣泛的室內(nèi)定位技術(shù)，但也有其自身的不足，首先是作用距離近，不具有通信能力，而且不便于整合到其他系統(tǒng)之中；其次系統(tǒng)硬件不能直接提供接收的信號強(qiáng)度值(RSSI)，只能提供能量等級，這樣就要求系統(tǒng)獲得能量等級后對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，然后計(jì)算出能量值，這將對實(shí)時定位和定位精度產(chǎn)生較大的影響。而ZigBee作為一種新興的短距離、低速率無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，以其低功耗和低成本，有廣闊的發(fā)展前景，因此對ZigBee技術(shù)的研究具有非常重要的意義。且ZigBee標(biāo)簽可以直接提供信號強(qiáng)度值，能夠加快定位速度，同時還避免了在射頻定位中由于能量等級劃分對定位精度造成的影響。
[0003]對于定位系統(tǒng)來說，最核心的技術(shù)是定位算法，現(xiàn)有的室內(nèi)定位技術(shù)中比較經(jīng)典的算法如LANDMARC、Fan g算法以及VI RE算法，這些算法都各有自己的優(yōu)缺點(diǎn)。而傳統(tǒng)的LANDMARC定位算法創(chuàng)造性的引入了參考標(biāo)簽的概念，抵消了環(huán)境因素對定位精度的影響，提尚了定位精度。
[0004]然而在LANDMARC定位系統(tǒng)中選擇待測標(biāo)簽最近的參考標(biāo)簽，然后利用參考標(biāo)簽的坐標(biāo)值求得待定位標(biāo)簽的坐標(biāo)值。算法中選取四個最近參考標(biāo)簽，雖然說在正方形布局中是最佳選擇個數(shù)，但如果所測得的數(shù)據(jù)存在一定的誤差，這樣會對高精度定位結(jié)果產(chǎn)生較大的影響。
[0005]隨著室內(nèi)定位技術(shù)的應(yīng)用，特別是在一些特殊應(yīng)用場合，比如工廠內(nèi)精密儀器部件的定位，圖書館內(nèi)書籍定位、產(chǎn)品生產(chǎn)環(huán)節(jié)定位等等，需要較高的定位精度，所以傳統(tǒng)定位算法已經(jīng)不能滿足實(shí)際需求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]為了解決現(xiàn)有室內(nèi)定位中成本高，定位精度低的問題，本發(fā)明設(shè)計(jì)了一種基于ZigBee技術(shù)的室內(nèi)定位系統(tǒng)。
[0007]本發(fā)明所提供的一種基于ZigBee技術(shù)的室內(nèi)定位系統(tǒng)，包括服務(wù)器、協(xié)調(diào)器、路由器、參考標(biāo)簽和待定位標(biāo)簽。所述服務(wù)器由數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)與定位系統(tǒng)構(gòu)成，所述協(xié)調(diào)器、路由器、參考標(biāo)簽和待定位標(biāo)簽由CC2530芯片、單片機(jī)和電源構(gòu)成。協(xié)調(diào)器、路由器、參考標(biāo)簽和待定位標(biāo)簽通過自組網(wǎng)建立ZigBee無線網(wǎng)絡(luò)，其中，路由器通過ZigBee無線信號，獲取參考標(biāo)簽和待定位標(biāo)簽的信號強(qiáng)度值和地址，轉(zhuǎn)發(fā)給協(xié)調(diào)器，協(xié)調(diào)器接收數(shù)據(jù)并上傳到服務(wù)器，服務(wù)器對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，利用改進(jìn)的LANDMARC算法實(shí)現(xiàn)定位功能。
[0008]所述參考標(biāo)簽以正方形陣列的形式等間隔安裝在定位區(qū)域內(nèi)且參考標(biāo)簽之間的距離為1-5米。
[0009]所述路由器分別安裝在定位區(qū)域的四個邊緣處。
[0010]所述改進(jìn)的LANDMARC算法是傳統(tǒng)LANDMARC算法和質(zhì)心算法的結(jié)合，通過建立信號強(qiáng)度和距離之間的散點(diǎn)圖，利用多項(xiàng)式擬合中的三次數(shù)據(jù)擬合，得到信號強(qiáng)度和距離的函數(shù)曲線，然后把接收到的信號強(qiáng)度值轉(zhuǎn)換為距離，計(jì)算出參考標(biāo)簽和待定位標(biāo)簽分別到路由器之間的距離，得到與待定位標(biāo)簽距離最近的四個參考標(biāo)簽，最后從四個參考標(biāo)簽中任取三個作為LANDMARC算法的最臨近參考標(biāo)簽，求出四組待定位坐標(biāo)點(diǎn)，再利用質(zhì)心算法，取四個待定位坐標(biāo)的質(zhì)心作為最終定位坐標(biāo)。
【附圖說明】
[00?1 ]圖1是基于ZigBee技術(shù)的室內(nèi)定位系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。
[0012]圖2是基于ZigBee技術(shù)的室內(nèi)定位系統(tǒng)框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0013]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
[0014]根據(jù)圖1，本發(fā)明所提供的一種基于ZigBee技術(shù)的室內(nèi)定位系統(tǒng)，包括服務(wù)器、協(xié)調(diào)器、路由器、參考標(biāo)簽和待定位標(biāo)簽。所述服務(wù)器由數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)與定位系統(tǒng)構(gòu)成，所述協(xié)調(diào)器、路由器、參考標(biāo)簽和待定位標(biāo)簽由CC2530芯片、單片機(jī)和電源構(gòu)成。協(xié)調(diào)器、路由器、參考標(biāo)簽和待定位標(biāo)簽通過自組網(wǎng)建立ZigBee無線網(wǎng)絡(luò)，其中，路由器通過ZigBee無線信號，獲取參考標(biāo)簽和待定位標(biāo)簽的信號強(qiáng)度值和地址，轉(zhuǎn)發(fā)給協(xié)調(diào)器，協(xié)調(diào)器接收數(shù)據(jù)并上傳到服務(wù)器，服務(wù)器對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，利用改進(jìn)的LANDMARC算法實(shí)現(xiàn)定位功能。
[0015]所述參考標(biāo)簽以正方形陣列的形式等間隔安裝在定位區(qū)域內(nèi)且參考標(biāo)簽之間的距離為1-5米。
[0016]所述路由器分別安裝在定位區(qū)域的四個邊緣處。
[0017]所述改進(jìn)的LANDMARC算法是傳統(tǒng)LANDMARC算法和質(zhì)心算法的結(jié)合，通過建立信號強(qiáng)度和距離之間的散點(diǎn)圖，利用多項(xiàng)式擬合中的三次數(shù)據(jù)擬合，得到信號強(qiáng)度和距離的函數(shù)曲線，然后把接收到的信號強(qiáng)度值轉(zhuǎn)換為距離，計(jì)算出參考標(biāo)簽和待定位標(biāo)簽分別到路由器之間的距離，得到與待定位標(biāo)簽距離最近的四個參考標(biāo)簽，最后從四個參考標(biāo)簽中任取三個作為LANDMARC算法的最臨近參考標(biāo)簽，求出四組待定位坐標(biāo)點(diǎn)，再利用質(zhì)心算法，取四個待定位坐標(biāo)的質(zhì)心作為最終定位坐標(biāo)。
[0018]根據(jù)圖2，所述基于ZigBee技術(shù)的室內(nèi)定位系統(tǒng)具體工作流程:當(dāng)攜帶待定位標(biāo)簽的移動物體進(jìn)入定位區(qū)域后，待定位標(biāo)簽會自動加入由協(xié)調(diào)器、路由器和參考標(biāo)簽構(gòu)成的ZigBee無線網(wǎng)絡(luò)，通過路由器獲取參考標(biāo)簽和待定位標(biāo)簽的信號強(qiáng)度值和地址并同時將接收到的數(shù)據(jù)和自身地址轉(zhuǎn)發(fā)給協(xié)調(diào)器，協(xié)調(diào)器接收數(shù)據(jù)并上傳到服務(wù)器，服務(wù)器對數(shù)據(jù)存儲分析，通過數(shù)據(jù)擬合，將信號強(qiáng)度數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為距離，再利用改進(jìn)LANDMARC算法，計(jì)算出待定位標(biāo)簽的坐標(biāo)值，并在軟件上實(shí)時顯示出待定位標(biāo)簽的具體位置。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種基于ZigBee技術(shù)的室內(nèi)定位系統(tǒng)，包括服務(wù)器、協(xié)調(diào)器、路由器、參考標(biāo)簽和待定位標(biāo)簽;所述服務(wù)器由數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)與定位系統(tǒng)構(gòu)成，所述協(xié)調(diào)器、路由器、參考標(biāo)簽和待定位標(biāo)簽由CC2530芯片、單片機(jī)和電源構(gòu)成;協(xié)調(diào)器、路由器、參考標(biāo)簽和待定位標(biāo)簽通過自組網(wǎng)建立ZigBee無線網(wǎng)絡(luò)，其中，路由器通過ZigBee無線信號，獲取參考標(biāo)簽和待定位標(biāo)簽的信號強(qiáng)度值和地址，轉(zhuǎn)發(fā)給協(xié)調(diào)器，協(xié)調(diào)器接收數(shù)據(jù)并上傳到服務(wù)器，服務(wù)器對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，利用改進(jìn)的LANDMARC算法實(shí)現(xiàn)定位功能。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于ZigBee技術(shù)的室內(nèi)定位系統(tǒng)，其特征在于，所述參考標(biāo)簽以正方形陣列的形式等間隔安裝在定位區(qū)域內(nèi)且參考標(biāo)簽之間的距離為1-5米。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于Zigbee技術(shù)室內(nèi)定位系統(tǒng)，其特征在于，所述路由器分別安裝在定位區(qū)域的四個邊緣處。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于ZigBee技術(shù)的室內(nèi)定位系統(tǒng)，其特征在于，所述改進(jìn)的LANDMARC算法是傳統(tǒng)LANDMARC算法和質(zhì)心算法的結(jié)合，通過建立信號強(qiáng)度和距離之間的散點(diǎn)圖，利用多項(xiàng)式擬合中的三次數(shù)據(jù)擬合，得到信號強(qiáng)度和距離的函數(shù)曲線，然后把接收到的信號強(qiáng)度值轉(zhuǎn)換為距離，計(jì)算出參考標(biāo)簽和待定位標(biāo)簽分別到路由器之間的距離，得到與待定位標(biāo)簽距離最近的四個參考標(biāo)簽，最后從四個參考標(biāo)簽中任取三個作為LANDMARC算法的最臨近參考標(biāo)簽，求出四組待定位坐標(biāo)點(diǎn)，再利用質(zhì)心算法，取四個待定位坐標(biāo)的質(zhì)心作為最終定位坐標(biāo)。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于ZigBee技術(shù)的室內(nèi)定位系統(tǒng)，包括服務(wù)器、協(xié)調(diào)器、路由器、參考標(biāo)簽和待定位標(biāo)簽。所述服務(wù)器由數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)與定位系統(tǒng)構(gòu)成，所述協(xié)調(diào)器、路由器、參考標(biāo)簽和待定位標(biāo)簽由CC2530芯片、單片機(jī)和電源構(gòu)成。協(xié)調(diào)器、路由器、參考標(biāo)簽和待定位標(biāo)簽通過自組網(wǎng)建立ZigBee無線網(wǎng)絡(luò)，其中，路由器通過ZigBee無線信號，獲取參考標(biāo)簽和待定位標(biāo)簽的信號強(qiáng)度值和地址，轉(zhuǎn)發(fā)給協(xié)調(diào)器，協(xié)調(diào)器接收數(shù)據(jù)并上傳到服務(wù)器，服務(wù)器對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，利用改進(jìn)的LANDMARC算法實(shí)現(xiàn)定位功能。本發(fā)明提供的基于ZigBee技術(shù)的室內(nèi)定位系統(tǒng)解決了現(xiàn)有室內(nèi)定位技術(shù)中定位精度低、成本高的問題，提供了一種新型的室內(nèi)定位技術(shù)。
【IPC分類】G01S5/02, G01S5/00, G01S5/06
【公開號】CN105652242
【申請?zhí)枴?br>【發(fā)明人】白晉軍, 邵珠業(yè), 燕春, 劉培林
【申請人】天津工業(yè)大學(xué)
【公開日】2016年6月8日
【申請日】2016年3月29日