基于ZigBee的城市公交車(chē)定位系統設計

2.2 參考節點(diǎn)

　　參考節點(diǎn)是一種已知的靜態(tài)節點(diǎn)，其坐標（X,Y）值是固定的，不參與定位計算，由CC2430 實(shí)現。本設計過(guò)程中一個(gè)區域采用8 個(gè)參考節點(diǎn)組成。

　　參考節點(diǎn)必須正確的配置在定位區域中的位置。它的任務(wù)是提供一個(gè)包含自己位置X,Y 坐標和RSSI 平均值[7 的信息包給定位節點(diǎn)。

　　在參考節點(diǎn)部分共有4 個(gè)輸入串ID，分別是RSSI 請求，參考節點(diǎn)配置，參考節點(diǎn)的請求配置，多次收集RSSI 平均值。參考節點(diǎn)收集到信息后。根據串ID 對信息進(jìn)行處理，并實(shí)現相應的功能。

　　參考節點(diǎn)在上電以后，如果是第一次加入定位網(wǎng)絡(luò )，那么系統講給與它一個(gè)默認的X,Y 值，并將數據寫(xiě)入flash；否則如果已經(jīng)存在于網(wǎng)絡(luò )中，則首先要將flash 中的X,Y 坐標值讀出，已確定自己的位置。

　　2.3 網(wǎng)關(guān)的功能及設計

　　網(wǎng)關(guān)應具有以下功能：

　?、俳⒕W(wǎng)絡(luò )，無(wú)線(xiàn)收發(fā)數據的功能。

　?、诶么诤陀嬎銠C通信的功能。

　?、塾嬎阈ｒ灥墓δ?。

　?、芡ㄟ^(guò)液晶顯示器顯示參考節點(diǎn)和定位節點(diǎn)坐標網(wǎng)絡(luò )地址的功能。

　?、蒉D發(fā)計算機數據配置和請求配置參考節點(diǎn)和定位節點(diǎn)的功能。

　?、揶D發(fā)計算機數據請求定位節點(diǎn)坐標的功能。

　　網(wǎng)關(guān)節點(diǎn)模塊選擇CC2430，它是系統中至關(guān)重要的模塊。首先，網(wǎng)關(guān)要接收由監控軟件提供的各個(gè)參考節點(diǎn)和定位節點(diǎn)的配置數據，并根據不同的方式發(fā)送給相應的節點(diǎn)；其次還要接收個(gè)節點(diǎn)的反饋數據，判斷數據的有效性，并傳輸給監控中心。

　　整個(gè)定位系統通過(guò)串命令控制整個(gè)流程，每1 個(gè)串命令都實(shí)現1 個(gè)相對應的功能。網(wǎng)關(guān)是一個(gè)中心控制站，自己涉及的串命令比較少。網(wǎng)關(guān)處理各個(gè)節點(diǎn)發(fā)送過(guò)來(lái)的有效數據進(jìn)行處理。這些數據包含了操作系統值，節點(diǎn)網(wǎng)絡(luò )地址，有效數據長(cháng)度，串ID，坐標數據長(cháng)度和坐標數據。這些數據被網(wǎng)關(guān)收集之后，首先通過(guò)串口發(fā)送給pc 機，然后對這些數據進(jìn)行數據校驗。系統中數據校驗的方法是取出數據操作系統值，即第1 位，對各位數據進(jìn)行異或計算。

　　PC 機通過(guò)串口接收到數據之后，首先判斷第1 位是否為操作系統值，然后根據數據長(cháng)度分配空間裝載數據。在數據裝載完成之后，立即對數據進(jìn)行校驗。

　　3 實(shí)驗結果及數據分析

　　為模擬公交定位系統的實(shí)現，采用了8 塊CC2430 模塊為參考節點(diǎn)，2 塊CC2431 模塊為定位節點(diǎn)，1 個(gè)網(wǎng)絡(luò )擴展卡和1 個(gè)CC2430 模塊組成網(wǎng)關(guān)，進(jìn)行模擬公交車(chē)定位系統，最后將網(wǎng)關(guān)的數據通過(guò)串口[11]與計算機相連。因為定位系統的控制源是控制中心的計算機，所有的流程都由計算機控制。在網(wǎng)關(guān)收到或發(fā)送數據的時(shí)候，總會(huì )計算1 個(gè)校驗值驗證或做數據的最后以一位，所以以下實(shí)驗數據中數據格式由數據幀[11]和校驗位[12]兩部分組成。

　　通過(guò)串口讀到的數據為：02 10 18 0B CB B8 3C D2 1500 08 FF FF FF FF 83。各位數據含義如下：

表1 串口各位數據含義

　　從表中可以看出，0B 是數據長(cháng)度，為從這以為開(kāi)始一直到校驗位的所有數據位，B8 3C 表示網(wǎng)絡(luò )地址，低位在前，高位在后，表示的網(wǎng)絡(luò )地址為0x3CB0。15 00 表示串ID 號，地位在前，高位在后，所以串ID 地址為0x0015。后面的是XY 坐標上電后的初始地址。

　　在定位節點(diǎn)上電之后，首先把數據發(fā)送給網(wǎng)關(guān)。因為系統采用非自動(dòng)模式，所以網(wǎng)關(guān)會(huì )一直等待，直到上位機需要節點(diǎn)數據時(shí)，發(fā)送如表2 所示的一條命令。

表2 上位機數據

　　從命令的形式可以看出，該命令的發(fā)送形式為短地址形式。發(fā)送該命令以后，只有地址為0x5324 的節點(diǎn)會(huì )收到該信息。發(fā)送后上位機收到的數據為：02 10 18 14 CB 32 65D3 14 00 11 00 06 00 1F 00 04 B8 3C 00 00 28 00 28 CF31 32 33 34。

　　從結果可以看出，上位機正常收到數據，通過(guò)改變定位節點(diǎn)在網(wǎng)絡(luò )中的位置，就可以得到一組不同的數據，在根據數據中特定的信息位可以得到坐標結果。在實(shí)際應用系統中，對應的坐標位都在地圖上進(jìn)行顯示，可以直觀(guān)的看到各輛公交車(chē)在路線(xiàn)上的位置信息。

　　4 結語(yǔ)

　　Zigbee 的無(wú)線(xiàn)定位系統基于無(wú)線(xiàn)單片機CC2431，利用CC2431 自帶的RSSI 定位引擎，再運用無(wú)線(xiàn)自組網(wǎng)進(jìn)行定位并向控制中心傳送定位信息。該系統設計簡(jiǎn)單，定位精確度高，設備成本低廉，適合現代化城市的公交車(chē)系統智能管理。