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

　　4.1 ZigBee無線定位系統(tǒng)組成

　　ZigBee無線定位系統(tǒng)是由上位機軟件進行定位監(jiān)控和一個無線定位網(wǎng)絡構成的無線定位監(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)絡主要由ZigBee網(wǎng)關、參考節(jié)點和盲節(jié)點組成：

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

　　盲節(jié)點：無線定位系統(tǒng)中的移動節(jié)點，是ZigBee網(wǎng)絡中的路由器，主要通過已知參考節(jié)點的坐標來計算自身坐標值。移動節(jié)點和離自己最近的參考節(jié)點通信，通過收集這些節(jié)點的X，Y坐標和RSSI值計算出自己的坐標信息。然后將適當?shù)男畔l(fā)送給網(wǎng)關，通過RS232串口延長線傳送給上位機軟件。

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

　　4.2 系統(tǒng)定位原理

　　定位系統(tǒng)由參考節(jié)點和盲節(jié)點組成。參考節(jié)點是一個位于已知位置的靜態(tài)節(jié)點，這個節(jié)點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。盲節(jié)點與離自己最近的參考節(jié)點進行通信，獲得參考節(jié)點位置坐標及相應的RSSI值，并將其寫入定位引擎，然后讀出由定位引擎經(jīng)計算得到的自身位置。通過收集參考節(jié)點的X，Y坐標和RSSI值，并與輸入?yún)?shù)(A，N)一起計算自己的位置信息，然后將信息發(fā)給網(wǎng)關。

　　網(wǎng)關節(jié)點通過建立網(wǎng)絡，獲取收集到的信息，利用串口和計算機通信，然后對收集到的信息進行計算校驗，最終將參考節(jié)點和定位節(jié)點坐標網(wǎng)絡地址正確地顯示出來。

　　5 系統(tǒng)實現(xiàn)

　　該系統(tǒng)通過安裝在各公交車上的盲節(jié)點、安裝在各站臺和路燈等固定設施上的參考節(jié)點和安裝在交通信號燈上的ZigBee網(wǎng)關將數(shù)據(jù)傳送給監(jiān)控中心。網(wǎng)關初始化后，首先選擇合適的信道建立網(wǎng)絡，監(jiān)聽該信道，等待其他ZigBee設備發(fā)出的連接請求。當接收到某設備的連接請求，經(jīng)認證確認是合法設備后，便發(fā)出允許連接的命令，建立連接。連接建立后，網(wǎng)關節(jié)點便獲得了該設備的標識號(標識號代表該公交車)，并將該標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算法計算平均值，最后通過串口向上位機軟件發(fā)出“某車在何時進站”的信息。當公交車駛離站臺后，使公交車與網(wǎng)關斷開連接，從登記表中刪除這個標識號，同時向監(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，公交司機可以通過車輛上的專用按鈕發(fā)送信號，網(wǎng)關可以接受反饋的數(shù)據(jù)，并傳輸給上位機軟件。

　　盲節(jié)點經(jīng)過初始化后，監(jiān)聽信道尋找ZigBee網(wǎng)關，嘗試加入網(wǎng)絡。當它檢測到ZigBee網(wǎng)關并且信號強度大于定值時，便向該網(wǎng)關發(fā)出建立連接的請求。連接建立后，它便獲得了該網(wǎng)關的標識號，從而知道是哪一站，并發(fā)出報站信息，實現(xiàn)自動、準確的報站。當本車駛離站臺時，檢測到網(wǎng)關信號強度減弱到一定程度后，便向網(wǎng)關發(fā)出斷開連接的請求。網(wǎng)關節(jié)點和參考節(jié)點的流程圖如圖3，圖4所示。

　　6 結語

　　在本文中，通過對公共交通信息平臺的構建，重點對無線傳感器網(wǎng)絡定位機制進行研究，結合RSSI測距算法與三邊測量法，提出了基于ZigBee技術的城市公共交通信息平臺架構，并構建出實現(xiàn)模型。將該系統(tǒng)應用到城市公共交通系統(tǒng)中，可以實時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，具有一定的應用價值。

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