基于无线网络的定位系统设计

邓启平 蒋良兵 方智文

（湖南人文科技学院通信与控制工程系 湖南 娄底 417000）

本系统依托zigbee的无线网络技术，能够实时的将人员定位情况通过文字和图形的方式上传到中控室，使管理人员能够随时掌握人员的各种工作状况和紧急情况下的救援工作，以便高效的管理各种日常事务和突发事件[1]。

1 构建无线传感网络

（1）ZigBee协议是建立于IEEE 802.15.4标准基础上的，通过定义了两种不同类型的物理设备来诠释网络中的设备点:全功能设备 (FullFunetionDevice，FFD)和简化功能设备(RedueedFunetionDeviee，RFD)。网络在逻辑上分为了三类设备，即终端设备、路由器和协调器。其中，协调器作为三类设备中最为复杂的一种，负责发送网络信标，建立和初始化ZigBee网络，从而确定网络工作的信道以及16位网络地址的分配等；而路由器在接入网络后，自动获得一个16位网络地址，并允许在其通信范围内的其他节点加入或者离开网络，同时具有路由和转发数据的功能；终端设备可以由简化功能设备RFD或者全功能设备FFD构成，它只能与父节点进行通信，并从父节点处获得网络标识符和短地址等信息。

在实际测量时，在坑道适当位置每隔150米设置一个Zigbee网络模块（FFD,坑道中为路由器，出口为协调器），同时在其它需要定位人员身上配备一个Zigbee网络模块（RFD），该终端可由矿灯进行供电。Zigbee无线网络布局如图1所示。

图1 Zigbee无线网络布局图

（2）全功能设备(FFD)由 CC2430和 CC2591组成，其中CC2591是一款高性能的低成本前端，适用于诸如ZigBee网络、传感器、工业、消费类电子以及音频设备等所有2.4GHz无线系统。CC2430片上集成高性能8051内核、ADC、USART等，支持ZigBee协议栈支持网络节点精确定位[2]。

CC2431是一种自带RSSI功能的芯片，定位精度可达到25cm。CC2431芯片的RSSI是一个8位的寄存器值,RSSI功率值在转换前由RSSI_VAL进行存储并且可以转化为与RF管脚相关的功率P。RSSI_OFFSET为一个能量修正值,在不同的环境下，通过测试可选择最优的参数,因此它的数值一般是随环境变化的,需要对射频模块进行测距实验进行测定。

2 485总线通信

RS-485总结具有传输速率高的特点，可达10Mbps，接口是采用差分总线的结构，能较好的增强抗共模干扰能力，即抗噪声干扰性好，因此本系统采用RS485总结连接Zigbee协调器和主控电脑[4]。

3 上位机监控软件

图2 定位系统人机界面

系统软件采用VC6.0实现后台模拟系统，如图2所示。人员的信息查找、进入特殊区域人员的统计查询等数据通过RS-485总线发送到监控主机后，软件进行实时的分析处理最终在计算机屏幕上实时显示。无线网络通过协调器将包含有定位信息的数据传送给上位，数据结构为:网关021005010014；参考节点A 0210180B CB 0100 D2150004280028000A;参考节点B0210180B CB 3E 14 D21500042800000009;参考节点C:0210180B CB 7B 28 D21500045000000008;定位节点02101814 CB B83C D314000D 0100000000010100280028004E D6，其中每组数据的第四个字节用来区分节点类型，第六个和第七个字节用。

来确定节点的地址，第十二到第十五个字节为坐标，人机界面通过对特殊字节的分析，获取人员的定位信息，并能过VC6.0的MFC完成串口设置、人员查询、背景图更换和区域人员数量查询的功能,其相关的函数分别为:

（1）CCCOMTestDlg::OnStart();按钮响应函数主要包括对串口的初始化和打开串口,串口默认波特率为38400b/s；串口打开之后，PC机开始监测打开的串口。

（2）afx_msgLONG OnCommunication (WPARAM ch,LPARAM port)函数对串口中断进行响应，其中包括对接收数据的判断并将ID号和坐标通过文件保存。

（3）afx_msg void OnCheckpButton()响应人员定位查询按键，当按键按下后通过文本框中ID号与保存数据的匹配来获得坐标位置并通过GDI函数进行点的显示。

（4）void OnSelectButton()函数来响应选择背景图片，并通过CFileDialog来弹出一个打开对话框，选择一副位图。在显示图片按键的响应函数中通过strechblt函数将位图贴到设定的位置。

4 结论

本系统很好的完成了对被管理人群的定位监控，通过可靠的485总线将人员信息实时上传到中控室的电脑，能够迅速掌握人员所处的位置，方便正常工作时的调度，具有较强的实用进和先进性。

［1］崔璐,蔡觉平,赵博超,王鑫.基于ZigBee技术的井下人员定位安全监测系统[J].大连理工大学学报,2011(04).

［2］王洋,王忠.基于 CC2431 的无线定位系统[J].通信技术,2009(09).

［3］孙佩刚,赵海,罗玎玎,张晓丹,尹震宇.智能空间中 RSSI定位问题研究[J].电子学报,2007(07).

［4］都伊林.基于ZigBee的监狱人员定位跟踪系统的设计[J].信息化研究,2011(07).