?ZigBee無線定位系統(tǒng) - ZigBee在公交信息系統(tǒng)中的實(shí)現(xiàn)

　　4.1 ZigBee無線定位系統(tǒng)組成

　　ZigBee無線定位系統(tǒng)是由上位機(jī)軟件進(jìn)行定位監(jiān)控和一個(gè)無線定位網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成的無線定位監(jiān)控系統(tǒng)。本文采用TI/Chipcon公司的帶有硬件定位引擎的CC2431芯片和帶有路由功能的CC2430。無線定位網(wǎng)絡(luò)主要由ZigBee網(wǎng)關(guān)、參考節(jié)點(diǎn)和盲節(jié)點(diǎn)組成：

　　參考節(jié)點(diǎn)：無線定位系統(tǒng)中已知坐標(biāo)節(jié)點(diǎn)，是ZigBee網(wǎng)絡(luò)中的路由器。由于其坐標(biāo)是已知的，所以這個(gè)節(jié)點(diǎn)要正確地配置在定位區(qū)域中。它主要將一個(gè)包含自己位置的X，Y坐標(biāo)和RSSI值的信息包發(fā)送至盲節(jié)點(diǎn)。

　　盲節(jié)點(diǎn)：無線定位系統(tǒng)中的移動(dòng)節(jié)點(diǎn)，是ZigBee網(wǎng)絡(luò)中的路由器，主要通過已知參考節(jié)點(diǎn)的坐標(biāo)來計(jì)算自身坐標(biāo)值。移動(dòng)節(jié)點(diǎn)和離自己最近的參考節(jié)點(diǎn)通信，通過收集這些節(jié)點(diǎn)的X，Y坐標(biāo)和RSSI值計(jì)算出自己的坐標(biāo)信息。然后將適當(dāng)?shù)男畔l(fā)送給網(wǎng)關(guān)，通過RS232串口延長線傳送給上位機(jī)軟件。

　　ZigBee網(wǎng)關(guān)：它是無線定位系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器，通過RS 232串口延長線與PC相連，其在整個(gè)系統(tǒng)中有著至關(guān)重要的作用。首先它要接收由上位機(jī)軟件提供配置數(shù)據(jù)，并發(fā)送給相應(yīng)的節(jié)點(diǎn);其次還要接收各節(jié)點(diǎn)反饋的有效數(shù)據(jù)，并上傳至上位機(jī)軟件。

　　4.2 系統(tǒng)定位原理

　　定位系統(tǒng)由參考節(jié)點(diǎn)和盲節(jié)點(diǎn)組成。參考節(jié)點(diǎn)是一個(gè)位于已知位置的靜態(tài)節(jié)點(diǎn)，這個(gè)節(jié)點(diǎn)位置已知且可以將其位置參數(shù)通過發(fā)送數(shù)據(jù)包通知其他節(jié)點(diǎn)。盲節(jié)點(diǎn)與離自己最近的參考節(jié)點(diǎn)進(jìn)行通信，獲得參考節(jié)點(diǎn)位置坐標(biāo)及相應(yīng)的RSSI值，并將其寫入定位引擎，然后讀出由定位引擎經(jīng)計(jì)算得到的自身位置。通過收集參考節(jié)點(diǎn)的X，Y坐標(biāo)和RSSI值，并與輸入?yún)?shù)(A，N)一起計(jì)算自己的位置信息，然后將信息發(fā)給網(wǎng)關(guān)。

　　網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)通過建立網(wǎng)絡(luò)，獲取收集到的信息，利用串口和計(jì)算機(jī)通信，然后對收集到的信息進(jìn)行計(jì)算校驗(yàn)，最終將參考節(jié)點(diǎn)和定位節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)網(wǎng)絡(luò)地址正確地顯示出來。

　　5 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

　　該系統(tǒng)通過安裝在各公交車上的盲節(jié)點(diǎn)、安裝在各站臺和路燈等固定設(shè)施上的參考節(jié)點(diǎn)和安裝在交通信號燈上的ZigBee網(wǎng)關(guān)將數(shù)據(jù)傳送給監(jiān)控中心。網(wǎng)關(guān)初始化后，首先選擇合適的信道建立網(wǎng)絡(luò)，監(jiān)聽該信道，等待其他ZigBee設(shè)備發(fā)出的連接請求。當(dāng)接收到某設(shè)備的連接請求，經(jīng)認(rèn)證確認(rèn)是合法設(shè)備后，便發(fā)出允許連接的命令，建立連接。連接建立后，網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)便獲得了該設(shè)備的標(biāo)識號(標(biāo)識號代表該公交車)，并將該標(biāo)識號儲存在自己的登記表中，然后檢測是否有用戶采集數(shù)據(jù)請求，如果有，則根據(jù)登記表中的信息依次采集數(shù)據(jù)，并根據(jù)RSSI算法計(jì)算平均值，最后通過串口向上位機(jī)軟件發(fā)出“某車在何時(shí)進(jìn)站”的信息。當(dāng)公交車駛離站臺后，使公交車與網(wǎng)關(guān)斷開連接，從登記表中刪除這個(gè)標(biāo)識號，同時(shí)向監(jiān)控中心發(fā)送信息“某車已駛離站臺”。如果遇到堵車等特殊情況，公交司機(jī)可以通過車輛上的專用按鈕發(fā)送信號，網(wǎng)關(guān)可以接受反饋的數(shù)據(jù)，并傳輸給上位機(jī)軟件。

　　盲節(jié)點(diǎn)經(jīng)過初始化后，監(jiān)聽信道尋找ZigBee網(wǎng)關(guān)，嘗試加入網(wǎng)絡(luò)。當(dāng)它檢測到ZigBee網(wǎng)關(guān)并且信號強(qiáng)度大于定值時(shí)，便向該網(wǎng)關(guān)發(fā)出建立連接的請求。連接建立后，它便獲得了該網(wǎng)關(guān)的標(biāo)識號，從而知道是哪一站，并發(fā)出報(bào)站信息，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)、準(zhǔn)確的報(bào)站。當(dāng)本車駛離站臺時(shí)，檢測到網(wǎng)關(guān)信號強(qiáng)度減弱到一定程度后，便向網(wǎng)關(guān)發(fā)出斷開連接的請求。網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)和參考節(jié)點(diǎn)的流程圖如圖3，圖4所示。

　　6 結(jié)語

　　在本文中，通過對公共交通信息平臺的構(gòu)建，重點(diǎn)對無線傳感器網(wǎng)絡(luò)定位機(jī)制進(jìn)行研究，結(jié)合RSSI測距算法與三邊測量法，提出了基于ZigBee技術(shù)的城市公共交通信息平臺架構(gòu)，并構(gòu)建出實(shí)現(xiàn)模型。將該系統(tǒng)應(yīng)用到城市公共交通系統(tǒng)中，可以實(shí)時(shí)了解車輛行車信息和車輛狀況，為乘客和調(diào)度提供極大的方便，具有一定的應(yīng)用價(jià)值。

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