一种室内实时定位系统的制作方法

本实用新型涉及一种定位系统，具体涉及一种室内实时定位系统。

背景技术：

随着人类社会的进步和科学技术的发展，人们对生产安全和公共服务安全越来越关注，尤其是对高危行业人员的作业安全，如在矿井和高危车间内作业的人员一旦发生危险，如何快速准确的确定遇险人员的位置，为实施营救争取宝贵时间，另外，仓库里面某些存储产品的位置检测、传输带上的商品检测、医院里医护人员或者仪器的位置、以及遍布在工厂里面的贴有标签的保养工具等都是现在研究的重点。此外，越来越多的应用程序也需要使用室内定位信息实现自身的功能。基于卫星通信的全球定位系统GPS以良好的定位精度解决了军事和民用的很多室外定位的实际问题。但是，对于建筑物内或地下空间内的定位，由于信号的屏蔽，其定位精度就明显下降，甚至无法工作。同时出于其成本高、功耗大等因素，许多情况下它不适合在室内环境中使用。因此，必须研究新的室内定位系统来弥补GPS定位的不足。可见，研究室内定位技术具有十分重要的意义。

技术实现要素：

（一）要解决的技术问题

为了解决上述问题，本实用新型专提出了一种室内实时定位系统，其主要有两个通信网络，第一个是由Zigbee模块自组织的Zigbee网络，其主要是实现参考节点、盲节点以及网关的通信。第二个网络是WIFI无线网，主要实现网关与上位机的通信。本实用新型室内定位准确，花费成本少，可靠性好。

（二）技术方案

一种室内实时定位系统，包括：参考节点、盲节点、Zigbee模块、网关、WIFI模块和上位机；所述的参考节点与盲节点均采用CC2530芯片，Zigbee芯片选择CC2530芯片进行主控，使参考节点和盲节点采用CC2530进行Zigbee的通信，实现节点之间无线射频信号的收发；所述的网关采用STM32进行主控，集成了Zigbee模块和WIFI模块，并通过串口与Zigbee模块和WIFI模块进行通信；所述的室内实时定位系统有两个通信网络，第一个是由Zigbee模块自组织的Zigbee网络，其实现参考节点、盲节点以及网关的通信；第二个网络是由WIFI模块形成的WIFI无线网，实现网关与上位机的通信。

进一步的，所述的参考节点与盲节点具有相同的硬件结构,节点的硬件包括底板和CC2530最小系统两个部分；所述的底板上预留了CC2530最小系统的插针接口，将CC2530最小系统通过插针接口安装在底板上。参考节点与盲节点均采用CC2530芯片，工作时，每个参考节点都广播一个信号，盲节点依次收到每个参考节点广播的信号后，根据这些信号，得到每个信号的信号强度大小，根据这些信号强度的不同推算出每个参考节点与自己的距离。

进一步的，所述的上位机主要是负责接收网关发送的数据，并通过一系列的算法算出盲节点的坐标，并通过可视化的形式显示出来。

进一步的，所述的上位机上设置有“用户监控界面”、“网络设置界面”、“数据记录菜单”、“坐标调整”、“位置查询”的扩展功能和参数设置的界面。

进一步的，所述的Zigbee模块接收到的数据通过串口发送给STM32主控芯片。

（三）有益效果

本实用新型提出的一种室内实时定位系统，与现有技术相比较，其主要有两个通信网络，第一个是由Zigbee模块自组织的Zigbee网络，其主要是实现参考节点、盲节点以及网关的通信。第二个网络是WIFI无线网，主要实现网关与上位机的通信。其具有以下有益效果：本实用新型室内定位准确，花费成本少，可靠性好。

附图说明

图1是本实用新型的整体结构示意图。

图2是本实用新型的参考节点与盲节点的硬件结构图。

图3是本实用新型的网关的硬件结构图。

具体实施方式

如图1-3所示，一种室内实时定位系统，包括：参考节点、盲节点、Zigbee模块、网关、WIFI模块和上位机；所述的参考节点与盲节点均采用CC2530芯片，Zigbee芯片选择CC2530芯片进行主控，使参考节点和盲节点采用CC2530进行Zigbee的通信，实现节点之间无线射频信号的收发；所述的网关采用STM32进行主控，集成了Zigbee模块和WIFI模块，并通过串口与Zigbee模块和WIFI模块进行通信；所述的室内实时定位系统有两个通信网络，第一个是由Zigbee模块自组织的Zigbee网络，其实现参考节点、盲节点以及网关的通信；第二个网络是由WIFI模块形成的WIFI无线网，实现网关与上位机的通信。

其中，所述的参考节点与盲节点具有相同的硬件结构,节点的硬件包括底板和CC2530最小系统两个部分；所述的底板上预留了CC2530最小系统的插针接口，将CC2530最小系统通过插针接口安装在底板上。

其中，所述的上位机主要是负责接收网关发送的数据，并通过一系列的算法算出盲节点的坐标，并通过可视化的形式显示出来。

其中，所述的上位机上设置有“用户监控界面”、“网络设置界面”、“数据记录菜单”、“坐标调整”、“位置查询”的扩展功能和参数设置的界面。

其中，所述的Zigbee模块接收到的数据通过串口发送给STM32主控芯片。

系统工作时，通信过程相对比较复杂。包括盲节点与参考节点的通信、参考节点与网关的通信、网关与上位机的通信。有一对一的通信，有一对多的通信，具体过程叙述如下：

(1)每个参考节点广播一个请求数据包，这个数据包有一定的数据格式，主要由参考节点ID编号、盲节点所在定位单元编址LocID、发射功率以及采样电压4个部分组成。参考节点广播数据包格式为：LocID+ID+发射功率+采样电压+校验位。

(2)盲节点依次接收到每个参考节点广播的信号后，会分别得到一个RSSI值和定位编址单元LocID，RSSI值与参考节点和盲节点的距离有关。盲节点将每个参考节点的RSSI值保存后打包发送给网关。盲节点发送数据包格式为：LocID+盲节点ID+RSSI值1+RSSI值2+RSSI值3+RSSI值4+校验位。

(3)网关把接收到的数据进行转换与处理后，通过WiFi模块，以无线网络的形式将数据发送给上位机。

字符串格式为“LocID，ID，RSSI值1，RSSI值2，RSSI值3，RSSI值4\r”。

组成字符串参考如下：”1，1，178，189，206，221\r”。

上位机接收到数据后通过三边测距算法的运算，计算出盲节点的位置。上位机与网关通信过程如下：

(1)上位机运行时单击连接设备菜单，发送“tcp connect\r”到下位机。

(2)网关收到连接请求后，回复“OK\r”建立通信。

(3)设备连接成功后，单机开始定位菜单，发送“start location\r”到网关。

(4)网关收到后，开始上传定位信息数据包。

上面所述的实施例仅仅是对本实用新型的优选实施方式进行描述，并非对本实用新型的构思和范围进行限定。在不脱离本实用新型设计构思的前提下，本领域普通人员对本实用新型的技术方案做出的各种变型和改进，均应落入到本实用新型的保护范围，本实用新型请求保护的技术内容，已经全部记载在权利要求书中。