专利名称：一种基于zigbee的无线定位系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及无线定位技术领域，尤其涉及一种基于ZIGBEE的无线定 ^立系统。
背景技术：
传统的定位技术一般采用GPS和GSM相结合的方式。这种定位技术由于使 用了GPS技术，因而必须支付昂贵的设备费用以及GPS使用费，并且，由于GPS 方式受建筑物等的遮蔽、天气因素及卫星讯号干扰等较大，会出现信号不佳而 无法定位的情况。另外，其只能进行垂直定位，在空矿地效果比较好，对于多 层建筑物的室内效果不是很好。另一方面，GSM技术是基于蜂窝移动通信的方式，其上下行链路同样受到建 筑物等的屏蔽影响，并且容易出现电磁干扰，特别是在小区用户较多的情况下， 通信状况会变得更加恶劣，直接影响通信质量，从而使得整个系统无法实现定 位的功能。因此，亟待出现一种可靠的无线定位方式。 实用新型内容本实用新型所要解决的技术问题在于提供一种可靠的无线定位方式。为了解决上述问题，本实用新型提出了一种基于ZIGBEE的无线定位系统，包括子节点、接收子节点发出信息的主节点、接收主节点发出信息的网络节点，及连接所述网络节点的上位机，并且所述子节点与主节点及主节点与网络节点之间低层均采用ZIGBEE标准通信。优选的，所述网络节点与所述上位机之间采用串行通信方式。优选的，所述上位机为通用计算机，所述串4亍通信方式为RS232或者RS485串口通信。具体的，所述子节点进一步包括MCU，及在MCU的控制下进行射频发送 的ZIGBEE射频芯片。具体的，所述主节点进一步包括MCU，及在MCU的控制下进行射频收发 的ZIGBEE射频芯片。具体的，所述网络节点进一步包括MCU，及在MCU的控制下进行射频接 收的ZIGBEE射频芯片。其中，所述子节点采用以下通讯协议格式起始码+子节点ID+校验和。其中，所述主节点采用以下通讯协议格式起始码+主节点ID+子节点ID+ 校验和。另外，所述通讯协议格式还包括信息标志位，具体为起始码+主节点ID十 子节点ID+信息标志位+校验和。优选的，所述子节点进一步包括MCU，及在MCU的控制下进行射频发送 的ZIGBEE射频芯片；所述主节点进一步包括MCU,及在MCU的控制下进行射频收发的ZIGBEE 射频芯片；所述网络节点进一步包括MCU，及在MCU的控制下进行射频接收的 ZIGBEE射频芯片。本实用新型由于采用了 ZIGBEE标准进行无线通讯，保证了通讯的质量， 并且由于ZIGBEE标准为免费使用的无线通信标准，因此节省了大量许可使用 费，进而降低了成本。另一方面，由于ZIGBEE标准的特性，其系统各部分的 组成都相对简单、功耗低，因而又进一步降低了成本。
图1是本实用新型一种基于ZIGBEE的无线定位系统一个实施例的系统结 构框图；图2是图1中子节点的一个实施例的内部结构框图； 图3是图1中主节点的一个实施例的内部结构框图； 图4是图1中网络节点的一个实施例的内部结构框图； 图5是子节点数据帧的一个实施例的结构示意图； 图6是主节点数据帧的一个实施例的结构示意图；图7是图1中无线定位系统的应用的一个实施例的示意图。
具体实施方式
首先，简要阐述本实用新型实现定位的原理。所述子节点配备于需要定位 的人员或设备上，并在需要定位的范围内分布固定安装主节点，在需要定位的 范围内同时固定设置至少一个网络节点；所述子节点每隔时间t便发出位置信息 信号，该信号被其周围的主节点接收到，主节点将接收到的信息及自身的信息 发送出去，网络节点接收主节点发出的信息后便转发至上位机中，由上位机处 理。这样，上位机根据接收到的信息便可以定位相应人员或设备的位置。参考图1,图示了本实用新型一种基于ZIGBEE的无线定位系统一个实施例 的系统结构框图。如图所示，包括通用计算机l、网络节点2、主节点3，以及 子节点4。其中，所述子节点4每隔时间t发出一个子节点数据帧，该数据帧被 所有可以接收到它的主节点3所接收，主节点3根据接收到的信息并重新组装 成新的格式的主节点数据帧发出，所有能够接收到主节点3发出的信息的网络 节点2将接收到的主节点数据帧传送至通用计算机1，最终由通用计算机1进行 处理。其中，所述通用计算机1与网络节点2之间采用有线传输方式，优选的可 以采用串行通信方式，例如RS232或者RS485等串行通信方式等。所述通用计 算机1就是所述的上位机设备，当然这里并一定采用通用计算机，还可以采用 其它上位机设备等，本实用新型不受此限制。所述子节点4、主节点3，以及网络节点2均基于ZIGBEE协议进行无线传 输。其中，所述子节点4的内部结构可以参考图2,如图所示，包括MCU41、 ZIGBEE射频芯片42、功放电路43、天线44。所述MCU41用于组装子节点4 所需要发出的子节点数据帧，及监控子节点数据帧的发送时间，并且还用用于 控制ZIGBEE射频芯片42,启动其接收所述凄t据帧并进行射频发送；ZIGBEE 射频芯片42所发出的射频信息经过功放电路43进行放大后，最终经由天线44 发送出去。由于子节点4本身结构较为简单，所采用电路也都为常规电路及常规设计，因此不再进行更详细的阐述。所述主节点3的内部结构可以参考图3,如图所示，包括MCU31、 ZIGBEE 射频芯片32、功放电路33、天线34。所述MCU31用于控制ZIGBEE射频芯片 32，启动ZIGBEE射频芯片的无线接收能力，并将经功放电路33放大后的来自 子节点4的子节点数据帧传送至MCU31, MCU31解析所述子节点数据帧，提 取其中的子节点ID，并根据自身ID及所提取的子节点ID等信息组装主节点数 据帧，同时启动所述ZIGBEE射频芯片32的无线发送功能，通过ZIGBEE射频 芯片32及功放电路33放大后，最终由天线34发出。同样，由于主节点3本身 结构较为简单，所采用电路也都为常规电路及常规设计，因此不再进行更详细 的阐述。所述网络节点2的内部结构可以参考图4，如图所示，包括MCU21、ZIGBEE 射频芯片22、功》文电路23、天线24。所述MCU21控制ZIGBEE射频芯片22, 启动其射频接收功能，所述功放电路23将由天线24接收到的无线信号(即主 节点数据帧)进行放大并输出至ZIGBEE射频芯片22， ZIGBEE射频芯片22将 接收到的信息转换后输出MCU31， MCU31提取所述主节点数据帧中的主节点 ID、子节点ID等信息，并控制相应接口 (例如RS232/RS485接口电路)电路将 主节点数据帧中的相关信息发送至通用计算机l中，最终由通用计算机l处理。 同样，由于网络节点4本身结构较为简单，所采用电路也都为常规电路及常规 设计，因此不再进行更详细的阐述。参考图5，图示了子节点数据帧的一个实施例的结构示意图。如图所示，子 节点数据帧结构为起始码+子节点ID+保留字段+校验和所述起始码标记子节点数据帧的开始，在本实施例中其可以采用两个16进 制数表示，如AA，即一个子节的数据；所述子节点ID为唯一标识一个子节点 的编号，在本实施例中其采用4个16进制数表示，从0000-FFFF。所述保留字 段包括4组两位的16进制数，以备扩展之用。所述校验位是前面6个字节(除 去起始码)的十六进制的累加和，舍弃进位位；或者，也可以采用奇偶校验或CRC校验，或其它自定义任何校验方式等。参考图6 ，图示了主节点数据巾贞的一个实施例的结构示意图。如图所示， 主节点数据帧结构为起始码+主节点ID+子节点ID+信息标志位+校验位所述起始码标记主节点数据帧的开始，在本实施例中其采用两个16进制数 表示，如FF，占用一个子节的存储空间；所述主节点ID为发送该主节点数据帧 的主节点的唯一性标识符，即一个唯一的编号，在本实施例中所述主节点数据 帧采用两个16进制数表示，例如可以是00-FF;所述子节点ID存储该主节点所 接收到的子节点数据帧中的子节点ID，在本实施例中其可以存储7个子节点ID， 按照图5所示的实施例，每个子节点ID为4位16进制数，那么本实施例中的 主节点数据帧中的子节点ID占4 x 7=28位16进制数，也就是14个字节的存储 空间；所述信息标志位用于表示本次主节点数据帧是否将该主节点目前所接收 到的所有信息都发送完毕，其可以采用布尔量，即仅用"0"或"1"进行区另'J; 或者，为了避免传输差错，也可以采用本实施例中的方法，即OF表示还有数据 发送，本次通讯未完成，0A表示数据发送完成，本次通讯结束。所述校验位 是前面16个字节(除去起始码)的十六进制的累加和，舍弃进位位；或者，也 可以采用奇偶校验或CRC校验，或其它自定义任何校验方式等。需要注意的是，上述起始码当然还可以采用其它任何适当形式，只要是起 始码的作用均在本实用新型的保护范围内。所述子节点ID或主节点ID当然也 可以采用其它唯一性编号，本实用新型不限于此。所述主节点数据帧中所存储 的子节点ID个数也不限于7个，可以任何适当的个数。所属主节点与网络节点 的通讯时间由主节点接收的子节点信息决定，如果接收到的子节点数量超过7 个，则主节点间隔时间T后继续发送数据，直到接收到的子节点的信息全部发 送完成，当此通讯才算结束。正常情况下，若子节点的个数不超过7个，则每 隔时间M主节点与网络节点通讯一次。另夕卜，所述的时间t可以是30秒，时间T可以是10秒，时间M可以是1 分钟等，各个值可以根据需要设定。所述各个ZIGBEE射频芯片内置了 ZIGBEE低层的协议栈，以实现相应的通信。由于子节点和主节点的功能不同，子节点 的天线可以采用小功率的板载式天线，传输距离相对较近， 一般在几十米左右，以提高定位的准确性；主节点的天线可以采用外置天线，传输距离大概几百米 米左右，能够跟网络节点通信。下面对本实用新型的工作过程进行简要描述。参考图7，假设人员A携带 子节点a,子节点a每隔一定的时间i^^出一个数据帧，该数据帧被固定的主节 点P、主节点Q、主节点I接收到，所述主节点P、主节点Q、主节点I根据接 收到的数据帧中的子节点ID (即a,其在上位机中与人员A关联)以及自身ID 等信息组装新的数据帧并发送出去，网络节点M接收到所述主节点发出的数据 帧后便转发至上位机中，上位机根据其存储的主节点P、主节点Q、主节点I的 位置信息以及其接收范围便可以大致得到人员A的位置，从而实现定位。在本 实施例中，所述位置信息也就是其在图中所处位置，所述接收范围，理想的是 主节点P、主节点Q、主节点I的所在位置为中心，以其接4W巨离为半径的圓所 覆盖的区域E、 F、 G，这样一来，E、 F、 G的重合区域(图中阴影所示)就被 推断为人员A所在的大相无位置。以上所揭露的仅为本实用新型 一种较佳实施例而已，当然不能以此来限定 本实用新型之权利范围，因此依本实用新型权利要求所作的等同变化，仍属本 实用新型所涵盖的范围。
权利要求1、一种基于ZIGBEE的无线定位系统，其特征在于，包括子节点、接收子节点发出信息的主节点、接收主节点发出信息的网络节点，及连接所述网络节点的上位机，并且所述子节点与主节点及主节点与网络节点之间低层均采用ZIGBEE标准通信。
2、 根据权利要求1所述的无线定位系统，其特征在于，所述网络节点与所 述上位机之间采用串行通信方式。
3、 根据权利要求1或2所述的无线定位系统，其特征在于，所述上位机为 通用计算才几，所述串行通信方式为RS232或者RS485串口通信。
4、 根据权利要求1或2所述的无线定位系统，其特征在于，所述子节点包 括MCU以及在MCU的控制下进行射频发送的ZIGBEE射频芯片。
5、 根据权利要求1或2所述的无线定位系统，其特征在于，所述主节点包 括MCU以及在MCU的控制下进行射频收发的ZIGBEE射频芯片。
6、 根据权利要求1或2所述的无线定位系统，其特征在于，所述网络节点 包括MCU以及在MCU的控制下进行射频接收的ZIGBEE射频芯片。
7、 根据权利要求1所述的无线定位系统，其特征在于，所述子节点采用的 通讯协议格式为起始码+子节点ID+校验和。
8、 根据权利要求1所述的无线定位系统，其特征在于，所述主节点采用的 通讯协议才各式为起始码+主节点ID+子节点ID+校验和。
9、 根据权利要求8所述的无线定位系统，其特征在于，所述通讯协议格式 还包括信息标志位，具体为起始码+主节点ID+子节点ID+信息标志位+校验和。
10、 根据权利要求1、 2、 7、 8、 9中任一项所述的无线定位系统，其特征 在于，所述子节点包括MCU以及在MCU的控制下进行射频发送的ZIGBEE射 频芯片；所述主节点包括MCU以及在MCU的控制下进行射频收发的ZIGBEE射频 芯片；所述网络节点包括MCU以及在MCU的控制下进行射频接收的ZIGBEE射 频芯片。
专利摘要本实用新型公开一种基于ZIGBEE的无线定位系统，包括子节点、接收子节点发出信息的主节点、接收主节点发出信息的网络节点，及连接所述网络节点的上位机，并且所述子节点与主节点及主节点与网络节点之间低层均采用ZIGBEE标准通信。本实用新型由于采用了ZIGBEE标准进行无线通讯，保证了通讯的质量，并且由于ZIGBEE标准为免费使用的无线通信标准，因此节省了大量许可使用费，进而降低了成本。另一方面，由于ZIGBEE标准的特性，其系统各部分的组成都相对简单、功耗低，因而又进一步降低了成本。
文档编号G01S1/02GK201096877SQ200720029730
公开日2008年8月6日 申请日期2007年10月25日 优先权日2007年10月25日
发明者健 孙 申请人:海信集团有限公司