一种太阳能供电基于ZigBee技术的室内定位系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种用于室内定位的设备，具体指一种由太阳能供电采用ZigBee无线通信协议实现定位的室内无线定位系统。
【背景技术】
[0002]随着生产生活智能化程度的提高，对于室内位置的感知显得越来越重要。现今人们越来越需要各种位置服务，其应用大部分都是用于户外定位。随着技术的不断发展，计算能力不断增强以及硬件越来越小型化，用户可以随时随地使用它们，室内位置服务也变得越来越重要。
[0003]随着通信业务和数据业务的快速增加，人们对定位与导航的需求日益增大，尤其在复杂的室内环境，如医院、机场、会展大厅、仓库、超市、图书馆、地下停车场等环境中，常常需要确定各种人员在室内的位置。但是受定位时间、定位精度以及室内复杂环境等条件的限制，比较完善的定位技术目前还无法很好地使用。
[0004]室内定位可以用于智能环境以及人机交互过程中。机器人做家务，必须能够准确辨别自己的方位，否则机器人将不能很好地完成主人安排的家务。与那些在户外工作的机器人不同，在室内活动的家用机器人无法接收到全球定位系统GPS发出的微弱的卫星信号，因此使得人们设计出的这类机器人不能够很好的满足需要。
[0005]随着移动设备和网络技术的发展，位置服务在我们的生活中越来越重要。只有开发出性能优越的室内定位感知系统，位置服务才能够全面、完整的实现。
[0006]随着移动设备和网络技术的发展，位置服务在我们的生活中越来越重要。只有开发出性能优越的室内定位感知系统，位置服务才能够全面、完整的实现。
[0007]目前，室外大多都利用GPS进行定位，室外定位系统很好地满足了室外定位的需要。但是在进行室内进行定位时，由于信号穿透建筑物的墙壁后，信号强度变得非常弱，并且室内障碍物较多，环境比较复杂，因此室外定位系统在用于室内定位时，定位的精度不能满足用户的需求，甚至不能进行定位。
[0008]随着计算机软硬件技术的发展，目前国内外已经开发出了一些室内定位感知系统的雏形，存在着一些室内定位技术的试验方案，对于无线定位节点而言，获得持续的电源供给是其正常工作的重要保障，受部署方式及工作环境限制，无线定位节点一般难以通过电力系统获得持续的电源供给，大多采用容量有限的电池供电，这就使得无线定位节点在工作过程中要定期更换电池，严重影响无线定位节点工作的连续性，同时也增加了维护的成本，因此设计性能稳定、成本低廉、能为无线定位节点提供持续能量供给的电源系统就成为当务之急。近几年，随着太阳能光伏技术的不断发展，基于太阳能设计无线传感器网络电源系统已成为当前研宄的主要方向。
【实用新型内容】
[0009]本实用新型的目的是为了避免上述室内无线定位系统的不足之处，设计出一种太阳能供电的基于ZigBee技术的室内无线定位系统，本实用新型通过将太阳能供电技术和ZigBee无线通信技术相结合，增加了系统可持续运行的时间，提高了室内定位得精确性，增强了系统的可靠性，系统运行效果好。
[0010]为了达到上述目的，本实用新型所采用的技术方案为:
[0011]—种太阳能供电基于ZigBee技术的室内定位系统，其特征是由一个中央节点，四个沿室内边沿均匀分布的参考节点和安装在需要定位物体上的待定位节点构成；所述中央节点与参考节点采用ZigBee技术进行无线连接；所述参考节点与待定位节点采用ZigBee技术进行无线连接；所述中央节点由射频单元、处理器单元和计算机构成；所述参考节点和待定位节点都是由射频单元、处理单元和太阳能电源模块构成；所述中央节点处理器单元与计算机通过USB连接；所述太阳能电源模块由太阳能电池板、充电管理电路、锂电池、放电保护电路和DC/DC变换电路组成。
[0012]与已有技术相比，本实用新型有益效果体现在:
[0013]本实用新型将太阳能供电技术和基于ZigBee技术的无线定位技术很好地结合起来，利用太阳能供电技术为参考节点和待定位节点提供不间断断电源，通过参考节点定位待定位节点，将待定位节点的位置信息发送到中央节点，通过中央节点的计算机实现地图定位显示的效果，不仅提高了定位精度，且太阳能供电技术的应用，很好地解决了参考节点和待定位节点充电的方便性，定位系统运行的持续性，大大降低了系统维护的工作量，提高了无线定位系统的实用性。
【附图说明】
[0014]图1为本实用新型的整体结构示意图。
[0015]图2为本实用新型的处理器单元电路图。
[0016]图3为本实用新型的射频单元电路图。
[0017]图4为本实用新型的中央节点中的USB接口电路电路图。
[0018]图5为本实用新型的太阳能电源模块的充电管理电路电路图。
[0019]图6为本实用新型的太阳能电源模块的放电保护电路电路图。
[0020]图7为本实用新型的太阳能电源模块的DC/DC变换电路电路图。
【具体实施方式】
[0021]如图1所示，是所述一种太阳能供电的基于ZigBee技术的室内无线定位系统整体结构示意图，它由一个中央节点，四个参考节点和待定位节点构成；所述中央节点与参考节点采用ZigBee技术进行无线连接；所述参考节点与待定位节点采用ZigBee技术进行无线连接；所述中央节点由射频单元、处理器单元和计算机构成；所述参考节点和待定位节点都是由射频单元、处理单元和太阳能电源模块构成；所述中央节点处理器单元与计算机通过USB连接；所述太阳能电源模块由太阳能电池板、充电管理电路、锂电池、放电保护电路和DC/DC变换电路组成。
[0022]图2是本实用新型处理器单元电路图，其核心元件为TI公司的CC2530系列处理器芯片，用于控制射频单元电路发射和接收无线数据。
[0023]图3为本实用新型射频单元电路，可以对外发送和接收无线数据。
[0024]图4为本实用新型的中央节点中的USB接口电路图，用于中央节点中处理器单元和计算机进行通?目。
[0025]图5为本实用新型的太阳能电源模块的充电管理电路图。控制太阳能电池板将太阳能转换成电能给锂电池充电，同时通过CN3063芯片对锂电池充电进行管理，对锂电池进行过压、过流保护，防止因过充损害锂电池。该芯片内部的8位模拟-数字转换电路，能够根据输入电压源的电流输出能力自动调整充电电流，用户不需要考虑最坏情况，可最大限度地利用输入电压源的电流输出能力，非常适用于太阳能电池等电流输出能力有限的靠电压源供电的锂电池充电的应用。
[0026]图6为本实用新型的太阳能电源模块的放电保护电路图。用于将充了电的锂电池对外供电，并防止电池过度放电而造成锂电池的损伤。当电池端电压下降到过度放电低电压检测阈值时，LBO引脚输出低电平，NMOS管截止，PMOS管栅极为高电平，PMOS管截止，放电回路被切断起到了保护锂电池过度放电的作用；当太阳能板自动对锂电池充电，充电电压达到高电压检测阈值时，LBO输出高电平，匪OS管导通，PMOS管栅极为低电平，PMOS管导通，放电回路重新被打开。
[0027]图7本实用新型的太阳能电源模块的DC/DC变换电路图。由于参考节点和待定位节点的处理器模块都需要3.3V供电，而锂电池输出是5V，所以需要DC/DC变换电路将锂电池输出的5V变成处理器单元所需要的3.3V。
[0028]本实用新型工作时，太阳能电源模块为参考节点和待定位节点供电。参考节点与待定位节点使用ZigBee技术进行无线通信，测算出每个参考节点到待定位节点距离。每个参考节点再将测算出来的距离通过ZigBee技术发送到中央节点，中央节点根据每个参考节点发送过来的距离值计算出待定位节点的位置信息，再通过USB接口发送到计算机上，计算机上即可显示出待定位节点的位置。
【主权项】
1.一种太阳能供电基于ZigBee技术的室内定位系统，其特征是由一个中央节点，四个沿室内边沿均匀分布的参考节点和安装在需要定位物体上的待定位节点构成；所述中央节点与参考节点采用ZigBee技术进行无线连接；所述参考节点与待定位节点采用ZigBee技术进行无线连接；所述中央节点由射频单元、处理器单元和计算机构成；所述参考节点和待定位节点都是由射频单元、处理单元和太阳能电源模块构成；所述中央节点处理器单元与计算机通过USB连接；所述太阳能电源模块由太阳能电池板、充电管理电路、锂电池、放电保护电路和DC/DC变换电路组成。
【专利摘要】本实用新型公开了一种太阳能供电基于ZigBee技术的室内定位系统，其特征是由中央节点，参考节点和待定位节点构成；所述中央节点与参考节点采用无线连接；所述参考节点与待定位节点采用无线连接；所述中央节点由射频单元、处理器单元和计算机构成；所述参考节点和待定位节点都是由射频单元、处理单元和太阳能电源模块构成；所述太阳能电源模块由太阳能电池板、充电管理电路、锂电池、放电保护电路和DC/DC变换电路组成。本实用新型优点在于本实用新型将ZigBee网络无线定位技术和太阳能供电技术很好地结合起来，不仅提高了定位精度，且太阳能供电技术的应用，更好的改善了无线定位系统使用的寿命和便利性。
【IPC分类】G01S5-10, G01S5-06
【公开号】CN204575842
【申请号】CN201520231523
【发明人】韩涛, 黄友锐, 徐善永, 凌六一, 曲立国
【申请人】安徽理工大学
【公开日】2015年8月19日
【申请日】2015年4月16日