基于ZigBee無線定位的智能車研究

劉曉玲，蔡希彪，楊海龍

(遼寧工業(yè)大學(xué)電子與信息工程學(xué)院，遼寧錦州，121001)

基于ZigBee無線定位的智能車研究

劉曉玲，蔡希彪，楊海龍

(遼寧工業(yè)大學(xué)電子與信息工程學(xué)院，遼寧錦州，121001)

介紹了單片機操作系統(tǒng)、C語言技術(shù)和GSM模塊結(jié)合使用完成智能家居系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)。主要實現(xiàn)三大功能：監(jiān)控室內(nèi)溫度、防盜和檢測室內(nèi)可燃氣以及煙霧。實踐證明，本系統(tǒng)成本低，操作方便，并且達到了預(yù)期的穩(wěn)定性和可靠性。

ZigBee；智能車；無線定位；特定跟蹤

0 引言

隨著社會的進步，科技的發(fā)展，工廠車間、機場、車站等場合的智能化進程在快速的發(fā)展，原來由人工所完成的工作在慢慢的被一些智能化機器設(shè)備所取代，本系統(tǒng)意在設(shè)計一款具有特異性的智能跟隨車。我們采用了ZigBee無線定位的方式來進行特定行人的跟蹤，ZigBee無線定位模塊含有三種節(jié)點，一種是參考節(jié)點，它用來設(shè)定小車的活動范圍；一種是移動節(jié)點，也稱為盲節(jié)點，它作為小車所要跟隨的目標；另外一種是網(wǎng)關(guān)節(jié)點，它負責統(tǒng)領(lǐng)整個網(wǎng)絡(luò)，用于建網(wǎng)，并將移動節(jié)點相對于參考節(jié)點的坐標計算出來，通過與智能車上的串口模塊進行通信，智能車上的處理器可以對串口發(fā)來的數(shù)據(jù)進行處理，截取出坐標信息，通過前后坐標進行相應(yīng)的運算，來得到方向和轉(zhuǎn)角，這樣小車就能跟隨移動節(jié)點的運動而做出相應(yīng)的動作。

1 系統(tǒng)總體設(shè)計

主要由智能車部分和ZigBee部分組成，其中ZigBee部分負責組網(wǎng)獲得移動節(jié)點的坐標，通過串口將網(wǎng)關(guān)計算的移動節(jié)點的坐標信息傳送給智能車處理，智能車根據(jù)坐標信息信息發(fā)出相應(yīng)的指令，進行前進后退，左轉(zhuǎn)右轉(zhuǎn)等動作，進行智能性的跟蹤。

2 硬件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

2.1 智能車主控模塊電路

智能車主控模塊電路負責系統(tǒng)的協(xié)調(diào)控制工作，主要由主控芯片、復(fù)位電路、時鐘電路等組成。

2.2 智能車電機驅(qū)動模塊電路

一般來說，單片機IO口輸出的電流較小，帶負載能力比較差，不能直接驅(qū)動電機轉(zhuǎn)動，所以需要電機驅(qū)動，才能使小車正常工作，電機驅(qū)動模塊是智能車部分的關(guān)鍵模塊，采用的L298N是ST公司生產(chǎn)的一種高電壓、大電流電機驅(qū)動芯片[1]。

2.3 報警模塊

報警模塊的作用是當智能車由于某些特殊原因超出跟隨的目標預(yù)設(shè)范圍后會進行報警。

2.4 ZigBee部分電路

本系統(tǒng)的ZigBee部分涉及參考節(jié)點、盲節(jié)點和網(wǎng)關(guān)三種節(jié)點，這三種節(jié)點在硬件上實際上只涉及兩種電路，其中參考節(jié)點和網(wǎng)關(guān)是一種以CC2430為主控芯片的電路，盲節(jié)點也就是定位節(jié)點電路是以CC2431為主控芯片的。而就電路來說兩種電路除了主控芯片之外，其它部分電路是完全一樣的，下面就介紹一下以CC2430或CC2431為主控芯片所包含的電路。

3 系統(tǒng)軟件設(shè)計

與硬件部分類似的是，系統(tǒng)的軟件設(shè)計也由ZigBee部分和智能車部分兩部分組成，其中ZigBee部分的軟件設(shè)計主要是為了實現(xiàn)對上面所描述的三類節(jié)點進行組網(wǎng)配置，鋪設(shè)定位范圍，而智能車部分的軟件部分要實現(xiàn)前進后退、避障跟蹤等功能，并能計算自身坐標，這個坐標與前期ZigBee部分所計算的坐標進行比較，這個坐標差距便作為小車動作的依據(jù)。

3.1 ZigBee軟件設(shè)計與流程

這里的協(xié)調(diào)器指網(wǎng)關(guān)，網(wǎng)關(guān)建立網(wǎng)絡(luò)的過程是這樣的，首先要建立網(wǎng)絡(luò)，在建立網(wǎng)絡(luò)之后，將用到的節(jié)點加入到網(wǎng)絡(luò)，在有了節(jié)點地址之后，整個網(wǎng)絡(luò)便可以進行相應(yīng)的通信了。其中協(xié)調(diào)器的程序流程圖如圖1所示。

3.2 ZigBee部分上位機坐標測試

測試的過程首先在進行定位系統(tǒng)的計算機上安裝上USB串口驅(qū)動，程序下載用前面用到的IAR軟件內(nèi)部的Debug下載功能，程序整體一樣，只在編譯時三種節(jié)點分別選擇LocDongle、RefNode、BlindNode三種節(jié)點程序進行編譯即可[2]。程序下載完畢，打開電腦上的定位軟件Z-Location，設(shè)置所在打開網(wǎng)關(guān)的情況下，將參考節(jié)點放在設(shè)定的矩形范圍的四個腳上，依次打開參考節(jié)點和移動節(jié)點，運行定位軟件設(shè)置好軟件上參考節(jié)點的相對坐標，可以發(fā)現(xiàn)參考節(jié)點可以識別出來，移動節(jié)點也可以識別出來。

圖1 協(xié)調(diào)器的程序流程圖

3.3 智能車軟件設(shè)計與流程

系統(tǒng)軟件主要由主程序、超聲波測距程序、電機控制程序、定時器程序，以及串口程序等組成。其中主程序包括工作模式的檢測和調(diào)整，轉(zhuǎn)變方向的判斷與控制智能車車運動，超聲波發(fā)生子程序定時器程序用于實現(xiàn)智能車的測距。

這部分的編程環(huán)境采用Keil uVision3，編程語言采用C語言，采用模塊化編程方式，包括文件按功能分類編寫以及函數(shù)的模塊化，這樣程序不僅條理清晰，而且也易于維護[3]。

4 結(jié)論

本系統(tǒng)通過ZigBee鋪設(shè)的局部無線環(huán)境，對坐標進行采集定位，在加上智能車的基本功能實現(xiàn)了，智能車的特意性跟蹤可以比較方便的應(yīng)用在特定場合，進行搬運等工作。本系統(tǒng)的特點是可以設(shè)定引導(dǎo)智能車的引導(dǎo)目標路徑，從而實現(xiàn)無人化的引導(dǎo)功能。

[1]蔣挺，趙成林.紫蜂技術(shù)及其應(yīng)用(IEEE802.15.4)[M].北京：北京郵電大學(xué)出版社,2006 ：85-88.

[2]瞿雷.ZigBee技術(shù)及應(yīng)用[M].北京：北京航空航天大學(xué),2007.27-30.

[3] 王小強，歐陽駿等.ZigBee無線傳感器網(wǎng)絡(luò)設(shè)計與實現(xiàn)[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社.2012.75-78.

The research on ZigBee wireless location smart car

Liu Xiaoling,Cai Xibiao,Yang Hailong
(School of Electronic & Information Engineering, Liaoning University of Technology, Jinzhou Liaoning,121001)

Now, the intelligent process of airports, stations, factories workshop and other occasions develops rapidly. in this paper, using the reference nodes of ZigBee which is wireless location technology set the scope of activities of the smart car, and the mobile nodes guide the behavior of the intelligent car. According to different coverage areas can increase or decrease in the number of mobile nodes to achieve the desired effect.

ZigBee; the smart car;wireless location;specific tracking

劉曉玲，女，碩士研究生，主要研究方向：移動通信與無線技術(shù)。蔡希彪，男，博士，主要研究方向：移動通信與無線技術(shù)。楊海龍，男，碩士研究生，主要研究方向：移動通信與無線技術(shù)。