【正文】 地被配置在定位區(qū)域中的坐標(biāo)。 定位基 本原理介紹 如 圖 所示的一個(gè)簡(jiǎn)單的定位系統(tǒng)， CC2431 無(wú)線定位引擎基于 RSSI 技術(shù)，定位系統(tǒng)由參考節(jié)點(diǎn)和盲節(jié)點(diǎn)組成。 CC2431的硬件定位引擎與軟件定位方法相比優(yōu)勢(shì)是速度快、精度高，不占用處理器時(shí)間。 《物聯(lián)網(wǎng)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)手冊(cè)》 —ZigBee 無(wú)線定位實(shí)驗(yàn) 45 圖 定位原理示意圖 定位系統(tǒng)聯(lián)機(jī) 調(diào)試 本系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了 CC2431 和 ZigBee 協(xié)議棧的完美結(jié)合，再加上無(wú)線電定位功能，實(shí)現(xiàn)無(wú)線電定位，通過(guò)參數(shù)設(shè)置及其制作工藝，可以實(shí)現(xiàn)最高精度 3M 精確定位。 系統(tǒng)功能強(qiáng)大，操作簡(jiǎn)單。 系統(tǒng)硬件連接 將網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn) (LocDongle)插入網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展板中，用 RS232 串 口線和 PC 機(jī)連接，連接開(kāi)發(fā)電源。移動(dòng)模塊最好在參考節(jié)點(diǎn)構(gòu)建的范圍內(nèi)。 地圖采用繪圖軟件繪制，最好在已有的地圖中修改，詳細(xì)注釋?zhuān)L制完成后，將地圖保存為（ *.bmp）格式，等待調(diào)用。加載地圖時(shí)，首先找到地圖的正確路徑，在設(shè)置它的長(zhǎng)和寬，然后單擊 Updata 就完成了整個(gè)地圖的加載。 上電復(fù)位以后，標(biāo)簽切換至 Reference Node Setup 在此標(biāo)簽中，對(duì)節(jié)點(diǎn)的位置進(jìn)行設(shè)置，在設(shè)置前，節(jié)點(diǎn)沒(méi)有自己的坐標(biāo)，呈現(xiàn)“ NEW+地址”出現(xiàn)在圖中，雙擊“ NEW+地址”，在 Update Node 設(shè)置欄設(shè)置參考節(jié)點(diǎn)的必要參數(shù)， X,Y 分別表示參考節(jié)點(diǎn)的橫、縱坐標(biāo)，在設(shè)置好參數(shù)后，單擊 Update 按鈕在顯示欄地圖上 可以看見(jiàn)參 考節(jié)點(diǎn)以黃色的小球體現(xiàn)在地圖中，并在左側(cè)顯示區(qū)中顯示出坐標(biāo)，如 圖 。另外也可單擊黃顏色的小球查看節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)。 上海企想信息技術(shù)有限公司 50 圖 在本系統(tǒng)中使用中，關(guān)鍵的步驟是地圖繪制時(shí)一定注意其精確度，在參考節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)的正確設(shè)置，參考節(jié)點(diǎn)的個(gè)數(shù)。 A 值在 30— 50 之間， N 值在 0— 30 之間，通過(guò)實(shí)驗(yàn)， A 值的最佳范圍為 45— 49，N 值最佳范圍為 15— 25。 藍(lán)牙傳感控制底板 名稱(chēng)：藍(lán)牙傳感控制節(jié)點(diǎn) 型號(hào)： CHBSC301 主要技術(shù)參數(shù) 底板芯片： STC12C5A60S2 藍(lán)牙模塊： HC06 工作頻率： Bluetooth－ ， MCU－ 24MHz 傳輸速率： 2Mbps3Mbps 支持協(xié)議： Bluetooth 傳輸距離： 830m 數(shù)據(jù)通訊接口： RS232（ RS232 速率 115200bps） 天線接口： 50Ω / IPX 轉(zhuǎn) SMA 工作電壓： DC 513V 耗電功率： 供電方式：外接電源 /電池 外形尺寸： 160*70*20mm 工作溫度： 25℃ ~ 75℃ 工作濕度： 0% RH ~ 95% RH 功能與特點(diǎn) ◎模塊化設(shè)計(jì)：藍(lán)牙傳感控制節(jié)點(diǎn)包括藍(lán)牙通訊模塊和支持電路底板 ◎采用完全的嵌入式系統(tǒng)，提供數(shù)據(jù)訪問(wèn)接口以方便計(jì)算機(jī)應(yīng)用程序開(kāi)發(fā) ◎提供多種傳感器輸入接口：溫度、光敏、溫濕度、 CO2濃度、燃?xì)馓綔y(cè)、煙霧探測(cè)、 干簧管、土壤溫濕度、緊急按鍵等，進(jìn)行多種傳感數(shù)據(jù)的采集 ◎提供多種輸出控制接口：直流電機(jī)、步進(jìn)電機(jī)、繼電器輸出、數(shù)碼管、 LED 流水燈等，進(jìn)行多種輸出設(shè)備控制 ◎提供高性能通信串口 RS232，對(duì)藍(lán)牙節(jié)點(diǎn)進(jìn)行設(shè)置 《物聯(lián)網(wǎng)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)手冊(cè)》 —藍(lán)牙 /WiFi/GPRS 無(wú)線傳感 數(shù)據(jù)采集與控制實(shí)驗(yàn) 53 ◎采用標(biāo)準(zhǔn) TCP/IP 協(xié)議，通過(guò)藍(lán)牙網(wǎng)絡(luò)，進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和輸出控制，實(shí)現(xiàn)與監(jiān)控中心端的數(shù)據(jù)通信 WiFi 傳感控制底板 名稱(chēng)： WiFi傳感控制節(jié)點(diǎn) 型號(hào)： CHWSC301 主要技術(shù)參數(shù) 底板芯片： STC12C5A60S2 WiFi模塊： HLKWIFIM03 工作頻率 ： WIFI 模塊－ ~， MCU－ 24MHz WiFi傳輸速率： 11Kbyte/s 支持協(xié)議： TCP/IP 傳輸距離： 0－ 200m 數(shù)據(jù)通訊接口： RS232（ RS232 速率 115200bps） 天線接口： 50Ω / IPX 轉(zhuǎn) SMA 工作電壓： DC 513V 耗電功率： 供電方式：外接電源 /電池 外形尺寸： 160*70*20MM 工作溫度： 25℃－ 75℃ 工作濕度： 0% RH ~ 95% RH 功能與特點(diǎn) ◎模塊化設(shè)計(jì)： WiFi傳感控制節(jié)點(diǎn)包括 Wifi通訊模塊和支持電路底板 ◎采用完全的嵌入式系統(tǒng)，提供數(shù)據(jù)訪問(wèn)接口以方便計(jì)算機(jī)應(yīng)用程序開(kāi)發(fā) ◎提供多種傳感器輸入接口：溫度、光敏、溫濕度、 CO2濃度、燃?xì)馓綔y(cè)、煙霧探測(cè)、干簧管、土壤溫濕度、緊急按鍵等，進(jìn)行多種傳感數(shù)據(jù)的采集 ◎提供多種輸出控制接口：直流電機(jī)、步進(jìn)電機(jī)、繼電器輸出、數(shù)碼管、 LED 流水燈等，進(jìn)行多種輸出設(shè)備控制 ◎提供高性能通信串口 RS232，對(duì) WiFi節(jié)點(diǎn)進(jìn)行設(shè)置 ◎采用標(biāo)準(zhǔn) TCP/IP 協(xié)議，通過(guò) WiFi 網(wǎng)絡(luò)，進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和輸出控制，實(shí)現(xiàn)與監(jiān)控 中心端的數(shù)據(jù)通信 GPRS 傳感控制底板 上海企想信息技術(shù)有限公司 54 名稱(chēng)： GPRS 傳感控制節(jié)點(diǎn) 型號(hào)： CHGSC301 主要技術(shù)參數(shù) 底板芯片： STC12C5A60S2 GPRS 模塊： ZTE ME3000 工作頻率： GSM 850/ EGSM 900、 DCS 1800 /PCS 1900、 GSM 900 /DCS 1800（ MHZ） 編碼方式： GPRS 支持 Class 1— Class 4 編碼 傳輸速率： GPRS 上行速率 ，下行速率 支持協(xié)議： TCP/IP 協(xié)議 消息模 式： TEXT 數(shù)據(jù)通訊接口： RS232（ RS232 速率 115200bps） 天線接口： 50Ω / IPX 轉(zhuǎn) SMA 工作電壓： DC 5－ 13V 耗電功率： － 6W 供電方式：外接電源 /電池 外形尺寸： 160*70*20MM 工作溫度： 25℃－ 75℃ 工作濕度： 0% RH~ 95% RH 功能與特點(diǎn) ◎模塊化設(shè)計(jì)：包括 GPRS 通訊頂板和支持電路底板 ◎提供高性能通信串口 RS232，數(shù)據(jù)透明傳輸 ◎采用完全的嵌入式系統(tǒng)，提供數(shù)據(jù)訪問(wèn)接口以方便計(jì)算機(jī)應(yīng)用程序開(kāi)發(fā) ◎提供多種傳感器輸入接口：溫度、光敏、溫濕度、 CO2。如 圖 。 調(diào)試 上面已經(jīng)將定位系統(tǒng)的環(huán)境構(gòu)建完成，接下來(lái)，將對(duì)整個(gè)定位系統(tǒng)調(diào)試。 圖 雙擊“ NEW+地址”會(huì)出現(xiàn)該移動(dòng)節(jié)點(diǎn) (也稱(chēng)定位節(jié)點(diǎn) )的參數(shù)，單擊 Update 將數(shù)據(jù)加載到節(jié)點(diǎn)中。這里設(shè)置了 4 個(gè)參考節(jié)點(diǎn)。參考節(jié)點(diǎn)必須配合監(jiān)控軟件安裝，要保證節(jié)點(diǎn)的安放位置和監(jiān)控軟件中地圖上的位置區(qū)域相同。 上海企想信息技術(shù)有限公司 48 圖 ZLocation設(shè)置 在圖中，可以看到軟件的一個(gè)簡(jiǎn)單界面， Setup 頁(yè)中可以選擇我們將要與網(wǎng)關(guān)通信的端口，在這里選擇串口 1。 圖 （定位）節(jié)點(diǎn) ZLocation 監(jiān)控軟件設(shè)置 打開(kāi)軟件 以后，需要對(duì)軟件進(jìn)行簡(jiǎn)單的設(shè)置，如下圖所示：將所有復(fù)選框選中，另外還《物聯(lián)網(wǎng)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)手冊(cè)》 —ZigBee 無(wú)線定位實(shí)驗(yàn) 47 可以設(shè)置節(jié)點(diǎn)在沒(méi)有信號(hào)的時(shí)候在地圖上存在的時(shí)間。 參照定位原理 圖 。在第一次設(shè)定以后參考節(jié)點(diǎn)將記住自己的位置，以后使用中在加入網(wǎng)絡(luò)后就自動(dòng)找到自己的位置，同樣也可以通過(guò) PC 機(jī)軟件對(duì)其進(jìn)行修改。 系統(tǒng)設(shè)置 4 個(gè)及四個(gè)以上參考節(jié)點(diǎn)，為移動(dòng)節(jié)點(diǎn)的位置做參考，如需提高精度，可以將參考節(jié)點(diǎn)的數(shù)量提高至 8 個(gè)。s；定位范圍為 64m 64m；定位偏差低于 3m；定位估計(jì)采用分布式計(jì)算方法，該方法使用已知參考節(jié)點(diǎn)的 RSSI 信息定位。盲節(jié)點(diǎn)從參考節(jié)點(diǎn)處接收數(shù)據(jù)包信號(hào)，獲得參考節(jié)點(diǎn)位置 坐標(biāo)及相應(yīng)的 RSSI 值并將其寫(xiě)入定位引擎，然后可以讀出 由定位引擎計(jì)算得到的自身位置。 盲節(jié)點(diǎn)：無(wú)線定位系統(tǒng)中移動(dòng)節(jié)點(diǎn)，它通過(guò)已知參考節(jié)點(diǎn)的坐標(biāo)來(lái)計(jì)算自身坐標(biāo)值的節(jié)點(diǎn)，是 ZigBee 網(wǎng)絡(luò)中的路由器。 參考節(jié)點(diǎn)：無(wú)線定位 系統(tǒng)中已知坐標(biāo)的節(jié)點(diǎn)，是 ZigBee 網(wǎng)絡(luò)中的路由器。也可以通過(guò) Inter 網(wǎng)絡(luò)、手機(jī)短信遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)環(huán)境信息和設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)等。同時(shí)，也可以利用 GPRS 進(jìn)行短信控制與報(bào)警等。 CO2 傳感器數(shù)據(jù)采集實(shí)例 將 CO2 氣體傳感器 CHSMCO2連接在 ZigBee 傳感控制節(jié)點(diǎn)的氣體傳感器接口，發(fā)送指令進(jìn)行二氧化碳?xì)怏w檢測(cè)，并對(duì)采集結(jié)果進(jìn)行分析，如 圖 圖 。 煙霧傳感器數(shù)據(jù)采集實(shí)例 將 MQ2煙霧傳感器 模塊 CHSMMQ2 連 接在 ZigBee 傳感控制節(jié)點(diǎn)的氣體傳感器接口，發(fā)送指令 進(jìn)行煙霧 檢 測(cè)，并 對(duì)采集 結(jié)果 進(jìn)行 分析，如 圖 圖 。 溫濕度傳感器采集濕度實(shí)例 發(fā)送濕度采集指令，并對(duì)采集結(jié)果進(jìn)行分析， 如 圖 圖 。 將 SHT10溫濕度傳感器模塊 CHSMSHT 連 接在 ZigBee 傳感控制節(jié)點(diǎn) 溫濕度 傳感器接口上 進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。 溫度傳感器數(shù)據(jù) 采集命令幀格式 PC發(fā)送溫度請(qǐng)求 02 07 CB 01 00 D3 30 00 00 09 短地址 ADDR： 0x0001 終端節(jié)點(diǎn)號(hào)： 0xD3，表示 傳感控制 節(jié)點(diǎn) 《物聯(lián)網(wǎng)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)手冊(cè)》 —ZigBee 基礎(chǔ)控制與數(shù)據(jù)采集實(shí)驗(yàn) 21 ID： 0x0030， 表示讀取溫度 沒(méi)有數(shù)據(jù)負(fù)荷 PC接收溫度數(shù)據(jù) 02 09 CB 01 00 D3 30 00 02 A2 00 0C 數(shù)據(jù)： 0x00A2，表示 +176。 圖 《物聯(lián)網(wǎng)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)手冊(cè)》 —ZigBee 基礎(chǔ)控制與數(shù)據(jù)采集實(shí)驗(yàn) 19 控制 繼電器輸出 繼電器輸出控制命令幀格式 PC發(fā)送數(shù)據(jù) 02 08 CB 01 00 D3 43 00 01 01 58 短地址 ADDR： 0x0001 終端節(jié)點(diǎn)號(hào)： 0xD3，表示傳感控制節(jié)點(diǎn) ID： 0x0043， 表示繼電器控制 數(shù)據(jù)負(fù)荷有一個(gè)字節(jié)，是 0x01。 圖 上海企想信息技術(shù)有限公司 18 控制 步進(jìn)電機(jī)實(shí)驗(yàn) 步進(jìn)電機(jī)控制命令幀格式 PC發(fā)送數(shù)據(jù) 02 0A CB 01 00 D3 46 00 03 06 08 00 58 短地址 ADDR： 0x0001； 終端節(jié)點(diǎn)號(hào)： 0xD3，表示 傳感控制 節(jié)點(diǎn)； ID： 0x0046；表示步進(jìn)電機(jī)控制； 數(shù)據(jù)負(fù)荷有三個(gè)字節(jié)，是 0x03。 PC接收數(shù)據(jù) 02 08 CB 01 00 D3 42 00 01 01 58 簡(jiǎn)單的將數(shù)據(jù)返回給 PC 蜂鳴器控制實(shí)例 例如， 控制蜂鳴器響， 如 圖 。 ZigBee 基礎(chǔ)控制 實(shí)驗(yàn) 控制 數(shù)碼管實(shí)驗(yàn) 數(shù)碼管 控制 命令幀格式 PC發(fā)送數(shù)據(jù) 02 08 CB 01 00 D3 44 00 01 01 58 短地址 ADDR： 0x0001 終端節(jié)點(diǎn)號(hào)： 0xD3，表示 傳感控制 節(jié)點(diǎn) ID： 0x0044，表示數(shù)碼管控制 數(shù)據(jù)負(fù)荷有一個(gè)字節(jié)，是 0x01。 【實(shí)驗(yàn)環(huán)境】 ZigBee 套件： 協(xié)調(diào)器 、 傳感控制節(jié)點(diǎn) 操作臺(tái)：提供電源、 PC、 USB 口 軟件：上位機(jī)軟件 《物聯(lián)網(wǎng)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)手冊(cè)》 —ZigBee 基礎(chǔ)知 識(shí)與組網(wǎng)實(shí)驗(yàn) 7 圖 拓?fù)? 讀取 協(xié)調(diào)器 MAC 地址 讀取協(xié)調(diào)器 MAC 地址數(shù)據(jù) 命令 幀格式 PC發(fā)送獲取地址請(qǐng)求 02 07 CB 00 00 CB 54 00 00 09 短地址 ADDR： 0x0000； //0x0000 表示協(xié)調(diào)器 終端節(jié)點(diǎn)號(hào)： 0xCB，表示協(xié)調(diào)器 ID： 0x0051，表示獲取協(xié)調(diào)器 MAC 地址 數(shù)據(jù)負(fù)荷長(zhǎng)度為 0； PC接收地址返回 02 0F CB 00 00 CB 54 00 08 FF 07 06 05 04 03 02 01 09 數(shù)據(jù)負(fù)荷長(zhǎng)度為 8 長(zhǎng)地址： 01 02 03 04 05 06 07 FF 讀取協(xié)調(diào)器 MAC 地址實(shí)例 上海企想信息技術(shù)有限公司 8 信道讀取 讀取信道命令幀格式 PC發(fā)送 請(qǐng)求 02 07 CB 00 00 CB 53 00 00 09 短地址 ADDR： 0x0000； 終端節(jié)點(diǎn)號(hào)： 0xCB，表示協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn) ID： 0x0053，表示讀取信道 沒(méi)有數(shù)據(jù)負(fù)荷 PC接收數(shù)據(jù) 02 09 CB 00 00 CB 53 00 04 00 00 00 04 0C 數(shù)據(jù)長(zhǎng)度： 0x04 數(shù)據(jù)： 0x04000000，具體如下： /* Default channel is Channel 11 0x0B */ // Channels are defined in the following: // 0 : 868 MHz 0x00000001 // 1 10 : 915 MHz 0x000007F