基于ZigBee的城市公交車定位系統(tǒng)設計

2.2 參考節(jié)點

　　參考節(jié)點是一種已知的靜態(tài)節(jié)點，其坐標（X,Y）值是固定的，不參與定位計算，由CC2430 實現(xiàn)。本設計過程中一個區(qū)域采用8 個參考節(jié)點組成。

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

　　在參考節(jié)點部分共有4 個輸入串ID，分別是RSSI 請求，參考節(jié)點配置，參考節(jié)點的請求配置，多次收集RSSI 平均值。參考節(jié)點收集到信息后。根據(jù)串ID 對信息進行處理，并實現(xiàn)相應的功能。

　　參考節(jié)點在上電以后，如果是第一次加入定位網(wǎng)絡，那么系統(tǒng)講給與它一個默認的X,Y 值，并將數(shù)據(jù)寫入flash；否則如果已經(jīng)存在于網(wǎng)絡中，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)關的功能及設計

　　網(wǎng)關應具有以下功能：

　?、俳⒕W(wǎng)絡，無線收發(fā)數(shù)據(jù)的功能。

　?、诶么诤陀嬎銠C通信的功能。

　?、塾嬎阈ｒ灥墓δ堋?p>　?、芡ㄟ^液晶顯示器顯示參考節(jié)點和定位節(jié)點坐標網(wǎng)絡地址的功能。

　?、蒉D(zhuǎn)發(fā)計算機數(shù)據(jù)配置和請求配置參考節(jié)點和定位節(jié)點的功能。

　?、揶D(zhuǎn)發(fā)計算機數(shù)據(jù)請求定位節(jié)點坐標的功能。

　　網(wǎng)關節(jié)點模塊選擇CC2430，它是系統(tǒng)中至關重要的模塊。首先，網(wǎng)關要接收由監(jiān)控軟件提供的各個參考節(jié)點和定位節(jié)點的配置數(shù)據(jù)，并根據(jù)不同的方式發(fā)送給相應的節(jié)點；其次還要接收個節(jié)點的反饋數(shù)據(jù)，判斷數(shù)據(jù)的有效性，并傳輸給監(jiān)控中心。

　　整個定位系統(tǒng)通過串命令控制整個流程，每1 個串命令都實現(xiàn)1 個相對應的功能。網(wǎng)關是一個中心控制站，自己涉及的串命令比較少。網(wǎng)關處理各個節(jié)點發(fā)送過來的有效數(shù)據(jù)進行處理。這些數(shù)據(jù)包含了操作系統(tǒng)值，節(jié)點網(wǎng)絡地址，有效數(shù)據(jù)長度，串ID，坐標數(shù)據(jù)長度和坐標數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)被網(wǎng)關收集之后，首先通過串口發(fā)送給pc 機，然后對這些數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)校驗。系統(tǒng)中數(shù)據(jù)校驗的方法是取出數(shù)據(jù)操作系統(tǒng)值，即第1 位，對各位數(shù)據(jù)進行異或計算。

　　PC 機通過串口接收到數(shù)據(jù)之后，首先判斷第1 位是否為操作系統(tǒng)值，然后根據(jù)數(shù)據(jù)長度分配空間裝載數(shù)據(jù)。在數(shù)據(jù)裝載完成之后，立即對數(shù)據(jù)進行校驗。

　　3 實驗結(jié)果及數(shù)據(jù)分析

　　為模擬公交定位系統(tǒng)的實現(xiàn)，采用了8 塊CC2430 模塊為參考節(jié)點，2 塊CC2431 模塊為定位節(jié)點，1 個網(wǎng)絡擴展卡和1 個CC2430 模塊組成網(wǎng)關，進行模擬公交車定位系統(tǒng)，最后將網(wǎng)關的數(shù)據(jù)通過串口[11]與計算機相連。因為定位系統(tǒng)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)關收到或發(fā)送數(shù)據(jù)的時候，總會計算1 個校驗值驗證或做數(shù)據(jù)的最后以一位，所以以下實驗數(shù)據(jù)中數(shù)據(jù)格式由數(shù)據(jù)幀[11]和校驗位[12]兩部分組成。

　　通過串口讀到的數(shù)據(jù)為：02 10 18 0B CB B8 3C D2 1500 08 FF FF FF FF 83。各位數(shù)據(jù)含義如下：

表1 串口各位數(shù)據(jù)含義

　　從表中可以看出，0B 是數(shù)據(jù)長度，為從這以為開始一直到校驗位的所有數(shù)據(jù)位，B8 3C 表示網(wǎng)絡地址，低位在前，高位在后，表示的網(wǎng)絡地址為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(jié)點上電之后，首先把數(shù)據(jù)發(fā)送給網(wǎng)關。因為系統(tǒng)采用非自動模式，所以網(wǎng)關會一直等待，直到上位機需要節(jié)點數(shù)據(jù)時，發(fā)送如表2 所示的一條命令。

表2 上位機數(shù)據(jù)

　　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(jié)點會收到該信息。發(fā)送后上位機收到的數(shù)據(jù)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(jié)果可以看出，上位機正常收到數(shù)據(jù)，通過改變定位節(jié)點在網(wǎng)絡中的位置，就可以得到一組不同的數(shù)據(jù)，在根據(jù)數(shù)據(jù)中特定的信息位可以得到坐標結(jié)果。在實際應用系統(tǒng)中，對應的坐標位都在地圖上進行顯示，可以直觀的看到各輛公交車在路線上的位置信息。

　　4 結(jié)語

　　Zigbee 的無線定位系統(tǒng)基于無線單片機CC2431，利用CC2431 自帶的RSSI 定位引擎，再運用無線自組網(wǎng)進行定位并向控制中心傳送定位信息。該系統(tǒng)設計簡單，定位精確度高，設備成本低廉，適合現(xiàn)代化城市的公交車系統(tǒng)智能管理。