传感检测及物联网系统 基于ＺｉｇＢｅｅ无线传感网络的车辆定位系统 陈璇’，李杨 （１．贵州师范大学，贵阳５５００００；２ 南航贵州公司，贵阳５５００００） 摘 要：介绍一种基于ＺｉｇＢｅｅ无线传感器网络的车辆定位系统设计，通过在监控区放置的参考节点，实现对网络 中的移动节点（车辆）的跟踪定位，并将车辆位置信息传输给服务器，实现计算机终端的远程访问和控制。 关键词：ｚｉｇＢｅｅ；车辆定位；无线传感器网络；参考节点 中图分类号：ＴＰ３９５ 文献标识码：Ａ Ｖｅｈｉｃｌｅ Ｌｏｃａｌｉｚａｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ Ｂａｓｅｄ ｏｎ Ｚｉｇｂｅｅ Ｗｉｒｅｌｅｓｓ Ｓｅｎｓｏｒ Ｎｅｔｗｏｒｋｓ ＣＨＥＮ Ｘｕａｎ ，ＬＩ Ｙａｎｇ （１．Ｇｕｉｚｈｏｕ Ｎｏｒｍａｌ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｇｕｉｙａｎｇ ５５００００，Ｃｈｉｎａ；２．Ｃｈｉｎａ Ｓｏｕｔｈｅｒｎ Ａｉｒｌｉｎｅｓ Ｃｏｍｐａｎｙ ＬＴＤ，Ｇｕｉｙａｎｇ ５５００００，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａ ｖｅｈｉｃｌｅ ｌｏｃａｌｉｚａｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ ｂａｓｅｄ ｏｎ Ｚｉｇｂｅｅ ｗｉｒｅｌｅｓｓ ｓｅｎｓｏｒ ｎｅｔｗｏｒｋｓ ｉｓ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ．Ｔｈｒｏｕｇｈ ｓｅｌｅｅ－ ｔｌ‘ｏｎ ｏｆ ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ ｎｏｄｅｓ ｉｎ ｔｈｅ ｍｏｎｉｔｏｒ ａｒｅａ，ｔｈｅ ｖｅｈｉｃｌｅ ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ ａｎｄ ｔｒａｃｋｉｎｇ ｉｎ ｔｈｅ ｎｅｔｗｏｒｋ ｉｓ ｉｍｐｌｅｍｅｎｔｅｄ．Ｔｈｅ ｖｅｈｉｃｌｅ ｐｏｓｉｔｉｏｎ ｉｓ ｔｒａｎｓｍｉｔｔｅｄ ｔｏ ｔｈｅ ｓｅｒｖｅｒ，ｔｈｅ ｒｅｍｏｔｅ ａｃｃｅｓｓ ａｎｄ ｃｏｎｔｒｏｌ ｆｕｎｃｔｉｏｎ ｉｓ ｉｍｐｌｅｍｅｎｔｅｄ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ＺｉｇＢｅｅ；ｖｅｈｉｃｌｅ ｌｏｃａｌｉｚａｔｉｏｎ；ＷＳＮ；ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ ｎｏｄｅｓ ０引言 无线传感器网络（ＷＳＮ）在许多领域都起着重要 的作用．但对传感器数据接收端来讲．如果不知道传 感器节点的位置信息．采集到的数据是没有任何意义 的…。传感器节点可以用在飞机、汽车等交通工具上， 随机地安置到监控区中 由于随机安放的节点具有不 传输装置．在计算机终端上实现交通事故的定位．为 有效进行城市交通事故紧急处理提供决策依据。 ｌ定位系统硬件组成 为了对整套定位方案的可行性进行实验验证．搭 建一套比例模型，设计思想为：在监控区域放置参考 节点．定位过程中参考节点不参与定位．只起参考作 用：网络中的移动节点用来对移动车辆进行跟踪定 确定性．所以只能在节点安放完之后采取一定的定位 方式进行定位 当前．汽车等交通工具中使用最为广 泛的定位系统是全球定位系统（ＧＰＳ）．传感器节点的 定位直接通过ＧＰＳ实现 但是．车辆利用ＧＰＳ定位有 以下几个缺点［３ ３：价格高，功耗大，后续网络运行成本 较高：车载ＧＰＳ的系统本身只具有定位功能．不具有 位．通过参考节点来确定位置：网关节点用来处理参 考节点的位置信息．并将所接收的移动节点的位置信 息传输给服务器：服务器可直接接入网络．实现计算 机终端的远程访问和控制：计算机终端可对各种交通 交通状态信息的数据传输功能：只能在无遮挡环境中 使用，在隧道、地下停车场等环境中无法接收信号 基于ＺｉｇＢｅｅ的无传感器网络可以弥补ＧＰＳ的不 足．不但能够实时对移动车辆进行定位．而且可以传 状态数据进行优化和处理．并发布相应的控制指令给 监控人员，使交通事故定位和处理的效率更高、更便 捷。构建的无线传感器网络效果如图１所示 送车况信息．为交通事故的及时定位和信息采集提供 了有力的保障 设计基于ＺｉｇＢｅｅ无线传感器网络的车辆定位系 统，应用无线网络定位技术，匹配相应地图，以及信息 项目基金：贵州省科学技术基金项目（黔科合Ｊ字ＬＫＳ［２０ １１］ ３号）。 作者简介：Ｆ￥￣（１９８３．），硕士，讲师，研究方向为电子信息技术。 收稿日期：２０１３－ｌ１．０８ 图ｌ 交通事故定位系统结构 自动化应用；２０１４ ３期 ７９ 传感检测及物联网系统 １．１节点的设计方案 基于ＺｉｇＢｅｅ的无线传感器网络节点由传感器模 块、电源模块、数据处理模块和数据传输模块组成，以 实现准确、及时的定位和车况信息的实时采集和发 送。传感器节点原理如图２所示。 服务器采用三星公司的￥３Ｃ４４Ｂ０芯片．规格为 １６／３２ｂｉｔ ＲＩＳＣ．是一种性价比较高的处理器芯片 芯片 采用０．２５ＬＬｍ ＣＭＯＳ制造技术，有效降低了功耗 服务 器与网络通过以太网接口连接．网口采用ＲＴＬ８０１９ＡＳ 网络芯片．内部有两块ＲＡＭ．分别用于存放ＭＡＣ地 址和收发的数据包缓冲 以太网采用ＲＩ４５接口 ＵＳＢ 接口芯片采用ＩＳＰ１１６１．可在单芯片内集成ＵＳＢ设备 端与主机端．并提供点对点连接 其中的１６ｂｉｔ ＰＩＯ与 ＤＭＡ接口可与ＲＩＳＣ、ＤＳＰ等处理器连接．符合ＵＳＢ２． ０规格．适合高集成度的系统设计 ２定位技术 图２传感器节点原理图 在ＷＳＮ中．车辆的行驶位置信息的实时获取是关键． 即获取网络节点的位置信息 将节点定位过程分为两 传感器实现对车况信息的实时采集．采用了瑞士 步：定点和动点之间的距离计算，采用对称双边测距法： 移动点的坐标计算 定位区域中设计有一个移动节点和 Ｓｃｎｓｉｒｉ０ｎ公司的传感器芯片．可应用在汽车、自动控 制等领域．具有测量精度高、接口简单和可编程等特 多个定位参考节点 通过测量可以得到移动节点到各个定 点的距离．再利用最小二乘法就可计算出当前的位置 点 采用倒置Ｆ型天线，实现信号的传递．微波馈线采 用微带传输线 处理核心采用ＴＩ公司的ＣＣ２４３１，能满 足ＺｉｇＢｅｅ无线传感器网络的应用需求。其定位引擎基 于ＲＳＳＩ技术．可根据接收信号强度与已知参考节点 位置准确计算出相关节点位置．然后将位置信息发送 给接收端 ３软件设计 整个系统软件采用Ｃ＋＋编写．设计的基本思路： 首先．对射频模块控制端口进行初始化．便于进行Ａ／Ｄ 转换和信道认证；开启接收机，程序运行，开始信息的 １．２服务器的设计方案 目前．ＷＳＮ的远距离数据传输大多是采用多跳方 式实现的．但是多跳技术自身具有不稳定性．给数据 的传输带来很多麻烦．而且多跳技术所使用的串口数 接收和发送。通过协调器控制完成射频模块的初始 化，开机后，完成传感器节点探测的数据交换。 ４结语 基于ＺｉｇＢｅｅ技术．将无线传感器网络应用到车辆 的定位跟踪上，可以解决交通事故的定位问题。整套 据传输方式也不能实现远距离传输。为了解决这些问 题．系统采用将服务器与网络通过以太网连接的方 式，实现远距离的数据传递，如图３所示。 系统适应交通事故定位管理的智能化要求．定位精度 高．所需参考节点相对较少．适合应用在车流拥挤和 隧道等事故多发地段。 参考文献 ［１】姜桂艳．道路交通状态判别技术与应用［Ｍ］．北京：人民 交通出版社．２００４ ［２］李文仲，段朝玉，等．ＺｉｇＢｅｅ无线网络与无线定位实战 ［Ｍ］．北京：北京航空航天大学出版社，２００８ ［３］富立，范耀祖．车辆定位导航系统［Ｍ］．北京：中国铁道 出版社．２００４ ［４］杨荣康．基于ＺｉｇＢｅｅ无线传感器网络在车辆检测中 图３服务器连接原理 的应用研究［Ｄ】．北京：北京交通大学，２００６ 欢 迎 ：礓羹 稿 毒 闼 秘 登 －一番 －１ ８０ ＷＷＷ．ｃｈｉｎａｃａａａ．ｃｏｍ 自动化应用
