一种基于ZigBee网络的实时定位方法

1.一种基于ZigBee网络的实时定位方法，由以下系统来实现，该系统包括参考节点、移动节点、网关节点和嵌入式Web服务器，先在监测区域布置相应的参考节点，使其在定位过程中起参考点的作用，不参与定位；移动节点就是定位节点，它通过参考节点来确定自己的位置；网关节点一方面配置参考节点的位置信息，同时接收移动节点的位置信息发送给嵌入式Web服务器，嵌入式Web服务器接入网络以实现远程访问和控制，该定位方法步骤如下：
(1)嵌入式Web服务器通过网口与网络连接，网关节点通过串口线与嵌入式Web服务器连接，然后将参考节点布置在监测区域内，参考节点内部存储自身的ID和位置信息，移动节点在布有参考节点的区域内任意移动；
(2)当定位开始后，参考节点周期性向周围广播信息，信息中包括自身节点ID及坐标，移动节点收到该信息后，对同一参考节点的RSSI值取均值；
(3)当移动节点收集到预定数量的参考节点信息时，不再接收新信息，根据RSSI原则，移动节点对参考节点按照接收到的信号强度从强到弱排序，并建立RSSI值与移动节点到参考节点距离的映射，建立3个集合：
参考节点序号集合：
B_set＝{a1，a2，...，an}；其中α1，α2……是参考节点的序号；
移动节点到参考节点的距离集合：
D_set＝{d1，d2，...，dn}，d1＜d2＜...＜dn；其中d1，d2……分别是移动节点到序号为α1，α2……的参考节点的距离；
参考节点自身位置集合：
P_set＝{(X1，Y1)，(X2，Y2)，...，(Xn，Yn)}；其中X1、Y1……依次是参考节点的坐标；
(4)选取RSSI值大的前三个参考节点进行自身定位计算并确定移动节点坐标：
在参考节点序号集合B_set中优先选择RSSI值大的三个参考节点组合成下面的参考节点序号集合：
T_set＝{(a1，a2，a3)，(a1，a2，a4)，...，(a1，a3，a4)，(a1，a3，a5)...}其中α1，α2……是参考节点的序号；
对参考节点集合，根据下面的公式依次算出参考节点集合T_set中RSSI值最大的一组的三个参考节点A、B、C到移动节点的距离ra、rb、rc：
A处的RSSI值a＝-(10nlogra+A)
B处的RSSI值b＝-(10nlogrb+A)
C处的RSSI值c＝-(10nlogrc+A)
其中，射频参数A被定义为距离发送节点1m处接收到的平均能量绝对值，也就是距发射节点1m处的接收信号强度；n为信号传输常数，与信号传输环境有关；ra、rb、rc为参考节点到移动节点的距离；
求出三点到移动节点的距离ra、rb、rc后，再根据三角形质心定位模型求出移动节点的坐标，三个参考节点的坐标为A(xa、ya)，B(xb、yb)，C(xc、yc)，移动节点坐标D(xd、yd)为未知待求，根据RSSI模型计算出的参考节点A、B、C和移动节点D之间的距离分别为ra、rb、rc，分别以A，B，C为圆心；依次以ra、rb、rc为半径画圆，可得到三个圆的交叠区域，该交叠区域的边界弧线相交构成三个点E、F、G，，被定义为特征点，计算三个特征点的坐标即E(xe、ye)、F(xf、yf)、G(xg、yg)点的坐标xe、ye、xf、yf、xg、yg，以这三个点为三角形的顶点，该三角形质心的位置坐标就是移动节点的坐标，特征点的坐标值由以下三个公式确定：
其中xe、ye、xf、yf、xg、yg分别是特征点E、F、G三点的坐标值，三角形EFG质心坐标即移动节点D的坐标是三个顶点E、F、G坐标的平均值，即
(5)得到移动节点坐标后，移动节点将计算出的自身节点坐标发送到网关节点，网关节点通过串口发送到嵌入式Web服务器，嵌入式Web服务器通过网线将信息发送到网络，以便在网络上实现实时定位，至此实时定位完成。
2.如权利要求1所述的一种基于ZigBee网络的实时定位方法，其中步骤(2)中参考节点的运行方法，步骤如下：
a.开始；
b.判断是否收到数据，如果是则转入下一步，如果不是则转入上一步；
c.判断是否是RSSI请求，如果是则转入步骤g，如果不是则转入下一步；
d.判断是否是参考节点配置，如果是则转入步骤h，如果不是则转入下一步；
e.判断是否是参考节点发送配置信息，如果是则转入步骤i，如果不是则转入下一步；
f.判断是否收集RSSI，如果是则转入步骤j，如果不是则转入步骤k；
g.发送RSSI平均值，转入步骤k；
h.取出位置信息写入FLASH，转入步骤k；
i.将配置信息发送到网关节点，转入步骤k；
j.收集RSSI值，转入步骤k；
k.结束。
3.如权利要求1所述的一种基于ZigBee网络的实时定位方法，其中步骤(3)中移动节点的运行方法，步骤如下：
a.开始；
b.判断是否收到数据，如果是则转入下一步，如果不是则转入上一步；
c.判断是否是RSSI请求，如果是则转入步骤g，如果不是则转入下一步；
d.判断是否是移动节点发送请求，如果是则转入步骤h，如果不是则转入下一步；
e.判断是否是移动节点配置，如果是则转入步骤i，如果不是则转入下一步；
f.判断是否收集RSSI，如果是则转入步骤j，如果不是则转入步骤k；
g.执行强制位置发现，转入步骤k；
h.发送请求信息，转入步骤k；
i.将配置信息写入FLASH，转入步骤k；
j.接收平均RSSI值，转入步骤k；
k.结束。
4.如权利要求1所述的一种基于ZigBee网络的实时定位方法，其中步骤(5)中的网关节点的运行方法，步骤如下：
a.开始；
b.网关节点请求发送接受信息数据；
c.判断信息数据是来自服务器还是移动节点，如果是来自服务器则转入下一步，若是来自移动节点则转入步骤f；
d.服务器信息数据进行校验，判断是否正确，如是则转入下一步，否则转入步骤b；
e.网关节点将信息数据发送至各移动节点，转入步骤i；
f.判断是否是通过串口发送，如是则转入下一步，否则转入步骤f；
g.计算移动节点坐标校验值；
h.把移动节点坐标校验值发送给嵌入式Web服务器，转入下一步；
i.结束。

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