一種太陽(yáng)能供電基于ZigBee技術(shù)的室內(nèi)定位系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種用于室內(nèi)定位的設(shè)備，具體指一種由太陽(yáng)能供電采用ZigBee無(wú)線通信協(xié)議實(shí)現(xiàn)定位的室內(nèi)無(wú)線定位系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著生產(chǎn)生活智能化程度的提高，對(duì)于室內(nèi)位置的感知顯得越來(lái)越重要?，F(xiàn)今人們?cè)絹?lái)越需要各種位置服務(wù)，其應(yīng)用大部分都是用于戶(hù)外定位。隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，計(jì)算能力不斷增強(qiáng)以及硬件越來(lái)越小型化，用戶(hù)可以隨時(shí)隨地使用它們，室內(nèi)位置服務(wù)也變得越來(lái)越重要。
[0003]隨著通信業(yè)務(wù)和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的快速增加，人們對(duì)定位與導(dǎo)航的需求日益增大，尤其在復(fù)雜的室內(nèi)環(huán)境，如醫(yī)院、機(jī)場(chǎng)、會(huì)展大廳、倉(cāng)庫(kù)、超市、圖書(shū)館、地下停車(chē)場(chǎng)等環(huán)境中，常常需要確定各種人員在室內(nèi)的位置。但是受定位時(shí)間、定位精度以及室內(nèi)復(fù)雜環(huán)境等條件的限制，比較完善的定位技術(shù)目前還無(wú)法很好地使用。
[0004]室內(nèi)定位可以用于智能環(huán)境以及人機(jī)交互過(guò)程中。機(jī)器人做家務(wù)，必須能夠準(zhǔn)確辨別自己的方位，否則機(jī)器人將不能很好地完成主人安排的家務(wù)。與那些在戶(hù)外工作的機(jī)器人不同，在室內(nèi)活動(dòng)的家用機(jī)器人無(wú)法接收到全球定位系統(tǒng)GPS發(fā)出的微弱的衛(wèi)星信號(hào)，因此使得人們?cè)O(shè)計(jì)出的這類(lèi)機(jī)器人不能夠很好的滿(mǎn)足需要。
[0005]隨著移動(dòng)設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，位置服務(wù)在我們的生活中越來(lái)越重要。只有開(kāi)發(fā)出性能優(yōu)越的室內(nèi)定位感知系統(tǒng)，位置服務(wù)才能夠全面、完整的實(shí)現(xiàn)。
[0006]隨著移動(dòng)設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，位置服務(wù)在我們的生活中越來(lái)越重要。只有開(kāi)發(fā)出性能優(yōu)越的室內(nèi)定位感知系統(tǒng)，位置服務(wù)才能夠全面、完整的實(shí)現(xiàn)。
[0007]目前，室外大多都利用GPS進(jìn)行定位，室外定位系統(tǒng)很好地滿(mǎn)足了室外定位的需要。但是在進(jìn)行室內(nèi)進(jìn)行定位時(shí)，由于信號(hào)穿透建筑物的墻壁后，信號(hào)強(qiáng)度變得非常弱，并且室內(nèi)障礙物較多，環(huán)境比較復(fù)雜，因此室外定位系統(tǒng)在用于室內(nèi)定位時(shí)，定位的精度不能滿(mǎn)足用戶(hù)的需求，甚至不能進(jìn)行定位。
[0008]隨著計(jì)算機(jī)軟硬件技術(shù)的發(fā)展，目前國(guó)內(nèi)外已經(jīng)開(kāi)發(fā)出了一些室內(nèi)定位感知系統(tǒng)的雛形，存在著一些室內(nèi)定位技術(shù)的試驗(yàn)方案，對(duì)于無(wú)線定位節(jié)點(diǎn)而言，獲得持續(xù)的電源供給是其正常工作的重要保障，受部署方式及工作環(huán)境限制，無(wú)線定位節(jié)點(diǎn)一般難以通過(guò)電力系統(tǒng)獲得持續(xù)的電源供給，大多采用容量有限的電池供電，這就使得無(wú)線定位節(jié)點(diǎn)在工作過(guò)程中要定期更換電池，嚴(yán)重影響無(wú)線定位節(jié)點(diǎn)工作的連續(xù)性，同時(shí)也增加了維護(hù)的成本，因此設(shè)計(jì)性能穩(wěn)定、成本低廉、能為無(wú)線定位節(jié)點(diǎn)提供持續(xù)能量供給的電源系統(tǒng)就成為當(dāng)務(wù)之急。近幾年，隨著太陽(yáng)能光伏技術(shù)的不斷發(fā)展，基于太陽(yáng)能設(shè)計(jì)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)電源系統(tǒng)已成為當(dāng)前研宄的主要方向。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0009]本實(shí)用新型的目的是為了避免上述室內(nèi)無(wú)線定位系統(tǒng)的不足之處，設(shè)計(jì)出一種太陽(yáng)能供電的基于ZigBee技術(shù)的室內(nèi)無(wú)線定位系統(tǒng)，本實(shí)用新型通過(guò)將太陽(yáng)能供電技術(shù)和ZigBee無(wú)線通信技術(shù)相結(jié)合，增加了系統(tǒng)可持續(xù)運(yùn)行的時(shí)間，提高了室內(nèi)定位得精確性，增強(qiáng)了系統(tǒng)的可靠性，系統(tǒng)運(yùn)行效果好。
[0010]為了達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案為:
[0011]—種太陽(yáng)能供電基于ZigBee技術(shù)的室內(nèi)定位系統(tǒng)，其特征是由一個(gè)中央節(jié)點(diǎn)，四個(gè)沿室內(nèi)邊沿均勻分布的參考節(jié)點(diǎn)和安裝在需要定位物體上的待定位節(jié)點(diǎn)構(gòu)成；所述中央節(jié)點(diǎn)與參考節(jié)點(diǎn)采用ZigBee技術(shù)進(jìn)行無(wú)線連接；所述參考節(jié)點(diǎn)與待定位節(jié)點(diǎn)采用ZigBee技術(shù)進(jìn)行無(wú)線連接；所述中央節(jié)點(diǎn)由射頻單元、處理器單元和計(jì)算機(jī)構(gòu)成；所述參考節(jié)點(diǎn)和待定位節(jié)點(diǎn)都是由射頻單元、處理單元和太陽(yáng)能電源模塊構(gòu)成；所述中央節(jié)點(diǎn)處理器單元與計(jì)算機(jī)通過(guò)USB連接；所述太陽(yáng)能電源模塊由太陽(yáng)能電池板、充電管理電路、鋰電池、放電保護(hù)電路和DC/DC變換電路組成。
[0012]與已有技術(shù)相比，本實(shí)用新型有益效果體現(xiàn)在:
[0013]本實(shí)用新型將太陽(yáng)能供電技術(shù)和基于ZigBee技術(shù)的無(wú)線定位技術(shù)很好地結(jié)合起來(lái)，利用太陽(yáng)能供電技術(shù)為參考節(jié)點(diǎn)和待定位節(jié)點(diǎn)提供不間斷斷電源，通過(guò)參考節(jié)點(diǎn)定位待定位節(jié)點(diǎn)，將待定位節(jié)點(diǎn)的位置信息發(fā)送到中央節(jié)點(diǎn)，通過(guò)中央節(jié)點(diǎn)的計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)地圖定位顯示的效果，不僅提高了定位精度，且太陽(yáng)能供電技術(shù)的應(yīng)用，很好地解決了參考節(jié)點(diǎn)和待定位節(jié)點(diǎn)充電的方便性，定位系統(tǒng)運(yùn)行的持續(xù)性，大大降低了系統(tǒng)維護(hù)的工作量，提高了無(wú)線定位系統(tǒng)的實(shí)用性。
【附圖說(shuō)明】
[0014]圖1為本實(shí)用新型的整體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0015]圖2為本實(shí)用新型的處理器單元電路圖。
[0016]圖3為本實(shí)用新型的射頻單元電路圖。
[0017]圖4為本實(shí)用新型的中央節(jié)點(diǎn)中的USB接口電路電路圖。
[0018]圖5為本實(shí)用新型的太陽(yáng)能電源模塊的充電管理電路電路圖。
[0019]圖6為本實(shí)用新型的太陽(yáng)能電源模塊的放電保護(hù)電路電路圖。
[0020]圖7為本實(shí)用新型的太陽(yáng)能電源模塊的DC/DC變換電路電路圖。
【具體實(shí)施方式】
[0021]如圖1所示，是所述一種太陽(yáng)能供電的基于ZigBee技術(shù)的室內(nèi)無(wú)線定位系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)示意圖，它由一個(gè)中央節(jié)點(diǎn)，四個(gè)參考節(jié)點(diǎn)和待定位節(jié)點(diǎn)構(gòu)成；所述中央節(jié)點(diǎn)與參考節(jié)點(diǎn)采用ZigBee技術(shù)進(jìn)行無(wú)線連接；所述參考節(jié)點(diǎn)與待定位節(jié)點(diǎn)采用ZigBee技術(shù)進(jìn)行無(wú)線連接；所述中央節(jié)點(diǎn)由射頻單元、處理器單元和計(jì)算機(jī)構(gòu)成；所述參考節(jié)點(diǎn)和待定位節(jié)點(diǎn)都是由射頻單元、處理單元和太陽(yáng)能電源模塊構(gòu)成；所述中央節(jié)點(diǎn)處理器單元與計(jì)算機(jī)通過(guò)USB連接；所述太陽(yáng)能電源模塊由太陽(yáng)能電池板、充電管理電路、鋰電池、放電保護(hù)電路和DC/DC變換電路組成。
[0022]圖2是本實(shí)用新型處理器單元電路圖，其核心元件為T(mén)I公司的CC2530系列處理器芯片，用于控制射頻單元電路發(fā)射和接收無(wú)線數(shù)據(jù)。
[0023]圖3為本實(shí)用新型射頻單元電路，可以對(duì)外發(fā)送和接收無(wú)線數(shù)據(jù)。
[0024]圖4為本實(shí)用新型的中央節(jié)點(diǎn)中的USB接口電路圖，用于中央節(jié)點(diǎn)中處理器單元和計(jì)算機(jī)進(jìn)行通?目。
[0025]圖5為本實(shí)用新型的太陽(yáng)能電源模塊的充電管理電路圖?？刂铺?yáng)能電池板將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換成電能給鋰電池充電，同時(shí)通過(guò)CN3063芯片對(duì)鋰電池充電進(jìn)行管理，對(duì)鋰電池進(jìn)行過(guò)壓、過(guò)流保護(hù)，防止因過(guò)充損害鋰電池。該芯片內(nèi)部的8位模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換電路，能夠根據(jù)輸入電壓源的電流輸出能力自動(dòng)調(diào)整充電電流，用戶(hù)不需要考慮最壞情況，可最大限度地利用輸入電壓源的電流輸出能力，非常適用于太陽(yáng)能電池等電流輸出能力有限的靠電壓源供電的鋰電池充電的應(yīng)用。
[0026]圖6為本實(shí)用新型的太陽(yáng)能電源模塊的放電保護(hù)電路圖。用于將充了電的鋰電池對(duì)外供電，并防止電池過(guò)度放電而造成鋰電池的損傷。當(dāng)電池端電壓下降到過(guò)度放電低電壓檢測(cè)閾值時(shí)，LBO引腳輸出低電平，NMOS管截止，PMOS管柵極為高電平，PMOS管截止，放電回路被切斷起到了保護(hù)鋰電池過(guò)度放電的作用；當(dāng)太陽(yáng)能板自動(dòng)對(duì)鋰電池充電，充電電壓達(dá)到高電壓檢測(cè)閾值時(shí)，LBO輸出高電平，匪OS管導(dǎo)通，PMOS管柵極為低電平，PMOS管導(dǎo)通，放電回路重新被打開(kāi)。
[0027]圖7本實(shí)用新型的太陽(yáng)能電源模塊的DC/DC變換電路圖。由于參考節(jié)點(diǎn)和待定位節(jié)點(diǎn)的處理器模塊都需要3.3V供電，而鋰電池輸出是5V，所以需要DC/DC變換電路將鋰電池輸出的5V變成處理器單元所需要的3.3V。
[0028]本實(shí)用新型工作時(shí)，太陽(yáng)能電源模塊為參考節(jié)點(diǎn)和待定位節(jié)點(diǎn)供電。參考節(jié)點(diǎn)與待定位節(jié)點(diǎn)使用ZigBee技術(shù)進(jìn)行無(wú)線通信，測(cè)算出每個(gè)參考節(jié)點(diǎn)到待定位節(jié)點(diǎn)距離。每個(gè)參考節(jié)點(diǎn)再將測(cè)算出來(lái)的距離通過(guò)ZigBee技術(shù)發(fā)送到中央節(jié)點(diǎn)，中央節(jié)點(diǎn)根據(jù)每個(gè)參考節(jié)點(diǎn)發(fā)送過(guò)來(lái)的距離值計(jì)算出待定位節(jié)點(diǎn)的位置信息，再通過(guò)USB接口發(fā)送到計(jì)算機(jī)上，計(jì)算機(jī)上即可顯示出待定位節(jié)點(diǎn)的位置。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種太陽(yáng)能供電基于ZigBee技術(shù)的室內(nèi)定位系統(tǒng)，其特征是由一個(gè)中央節(jié)點(diǎn)，四個(gè)沿室內(nèi)邊沿均勻分布的參考節(jié)點(diǎn)和安裝在需要定位物體上的待定位節(jié)點(diǎn)構(gòu)成；所述中央節(jié)點(diǎn)與參考節(jié)點(diǎn)采用ZigBee技術(shù)進(jìn)行無(wú)線連接；所述參考節(jié)點(diǎn)與待定位節(jié)點(diǎn)采用ZigBee技術(shù)進(jìn)行無(wú)線連接；所述中央節(jié)點(diǎn)由射頻單元、處理器單元和計(jì)算機(jī)構(gòu)成；所述參考節(jié)點(diǎn)和待定位節(jié)點(diǎn)都是由射頻單元、處理單元和太陽(yáng)能電源模塊構(gòu)成；所述中央節(jié)點(diǎn)處理器單元與計(jì)算機(jī)通過(guò)USB連接；所述太陽(yáng)能電源模塊由太陽(yáng)能電池板、充電管理電路、鋰電池、放電保護(hù)電路和DC/DC變換電路組成。
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種太陽(yáng)能供電基于ZigBee技術(shù)的室內(nèi)定位系統(tǒng)，其特征是由中央節(jié)點(diǎn)，參考節(jié)點(diǎn)和待定位節(jié)點(diǎn)構(gòu)成；所述中央節(jié)點(diǎn)與參考節(jié)點(diǎn)采用無(wú)線連接；所述參考節(jié)點(diǎn)與待定位節(jié)點(diǎn)采用無(wú)線連接；所述中央節(jié)點(diǎn)由射頻單元、處理器單元和計(jì)算機(jī)構(gòu)成；所述參考節(jié)點(diǎn)和待定位節(jié)點(diǎn)都是由射頻單元、處理單元和太陽(yáng)能電源模塊構(gòu)成；所述太陽(yáng)能電源模塊由太陽(yáng)能電池板、充電管理電路、鋰電池、放電保護(hù)電路和DC/DC變換電路組成。本實(shí)用新型優(yōu)點(diǎn)在于本實(shí)用新型將ZigBee網(wǎng)絡(luò)無(wú)線定位技術(shù)和太陽(yáng)能供電技術(shù)很好地結(jié)合起來(lái)，不僅提高了定位精度，且太陽(yáng)能供電技術(shù)的應(yīng)用，更好的改善了無(wú)線定位系統(tǒng)使用的壽命和便利性。
【IPC分類(lèi)】G01S5-10, G01S5-06
【公開(kāi)號(hào)】CN204575842
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520231523
【發(fā)明人】韓濤, 黃友銳, 徐善永, 凌六一, 曲立國(guó)
【申請(qǐng)人】安徽理工大學(xué)
【公開(kāi)日】2015年8月19日
【申請(qǐng)日】2015年4月16日