定位系统的设计与实现
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基于GPS的车辆定位系统设计与实现GPS(全球定位系统)是一种利用卫星信号进行定位的技术,近年来在车辆定位领域得到了广泛应用。
本文将探讨基于GPS的车辆定位系统的设计与实现。
1. 引言车辆定位系统可以对车辆的位置和行驶状态进行实时监测和记录,对于车队管理、反恐防控、物流配送等领域具有重要意义。
而基于GPS的车辆定位系统则可以充分利用卫星信号实现高精度定位。
2. 系统设计(1)硬件设计基于GPS的车辆定位系统的硬件设计主要包括GPS接收器、GSM模块和中央处理器。
GPS接收器用于接收卫星信号并对车辆位置进行定位,GSM模块用于实时传输车辆位置信息,中央处理器则负责对接收到的数据进行处理和存储。
(2)软件设计车辆定位系统的软件设计主要包括位置计算算法、通信协议和用户界面设计。
位置计算算法可以利用接收到的卫星信号计算车辆的经纬度坐标,并根据时间和速度信息进行位置预测。
通信协议则用于将位置信息传输给监控中心或用户手机。
用户界面设计则需简洁明了,方便用户查看车辆位置和相关信息。
3. 系统实现(1)硬件实现车辆定位系统的硬件实现需要选购适合的GPS接收器、GSM模块和中央处理器,并进行相应的连线和调试。
GPS接收器应安装在车辆天线上,以便接收到卫星信号;GSM模块则需要与通信基站连接,以便传输位置信息。
(2)软件实现车辆定位系统的软件实现首先需要编写位置计算算法,确定如何根据接收到的卫星信号计算车辆位置。
其次,需要设计通信协议,使得位置信息可以通过GSM 模块传输给监控中心或用户手机。
最后,需要设计用户界面,使得用户可以方便地查看车辆位置和其他相关信息。
4. 系统优化为提高车辆定位系统的准确性和稳定性,可以进行一系列优化措施。
首先,可以增加卫星信号接收器的数量,以提高信号的强度和稳定性。
其次,可以引入差分GPS技术,减小定位误差。
此外,还可以对算法进行优化,提高位置计算的准确性。
5. 应用前景基于GPS的车辆定位系统在车队管理、反恐防控、物流配送等领域具有广阔的应用前景。
高精度定位系统中的防碰撞算法设计与实现随着科技的不断发展,高精度定位系统在各个领域中得到了广泛的应用,其中防碰撞算法的设计与实现显得尤为重要。
本文将探讨高精度定位系统中防碰撞算法的设计原理和实际应用。
一、问题的背景高精度定位系统的应用范围广泛,包括自动驾驶、航空航天、智能交通等领域。
在这些领域中,防碰撞算法是确保系统安全运行的关键。
通过精确的定位和实时的数据处理,防碰撞算法能够及时发现潜在的碰撞风险,并采取相应的措施避免事故的发生。
二、防碰撞算法的设计原理1. 数据采集与处理高精度定位系统通过GPS、激光雷达等设备采集车辆位置和周围环境信息。
这些数据经过处理后,可以得到车辆的坐标、速度、加速度等关键参数。
同时,还需要对周围车辆、障碍物等进行识别和跟踪,以便及时发现潜在的碰撞风险。
2. 碰撞风险评估基于采集到的数据,防碰撞算法需要对当前车辆与周围环境的关系进行评估,判断是否存在碰撞风险。
这一评估过程需要考虑车辆的运动状态、周围车辆的运动状态、道路状况等多个因素。
通过建立数学模型和算法,可以对碰撞风险进行量化和预测。
3. 碰撞风险避免当防碰撞算法判断存在碰撞风险时,需要采取相应的措施避免碰撞的发生。
这些措施可以包括调整车辆的速度、改变行驶路径、发出警示信号等。
通过实时的数据处理和决策,防碰撞算法能够在毫秒级别内做出反应,确保车辆的安全运行。
三、实际应用1. 自动驾驶在自动驾驶领域,防碰撞算法是确保车辆安全行驶的核心。
通过精确的定位和实时的数据处理,防碰撞算法可以及时发现前方障碍物、交通信号灯等,并做出相应的决策,确保车辆安全停车或避让。
2. 航空航天在航空航天领域,防碰撞算法的设计与实现也具有重要意义。
通过精确的定位和实时的数据处理,防碰撞算法可以及时发现其他飞行器、障碍物等,并通过调整飞行路径、改变高度等方式避免碰撞的发生。
3. 智能交通在智能交通领域,防碰撞算法可以应用于交通信号灯、道路监控等系统中。
手机GPS定位系统服务器的设计与实现的开题报告一、论文背景随着移动互联网的发展,智能手机已经成为现代社会人们正常生活的必需品。
同时,GPS定位技术的逐渐普及,也使得手机GPS定位系统逐渐得到推广和使用。
手机GPS定位系统实现了手机用户的位置追踪,方便用户在不同场景下的使用,比如路线导航、出行安全、社交网络等等。
因此,手机GPS定位系统的设计与实现越来越受到人们的关注。
二、研究目的本论文主要目的是设计一个手机GPS定位系统的服务器,并实现其功能。
本论文将从系统需求分析、系统设计、系统实现、系统测试等方面进行论述,力求达到以下目的:1.识别和描述手机GPS定位系统的相关技术和现有实现方法;2.研究和分析手机GPS定位系统的要求和特点;3.设计和实现一个手机GPS定位系统的服务器,具有位置监测、历史数据记录和查询等功能;4.测试和评估服务器的性能和准确性。
三、论文结构概述本论文主要包括以下内容:第一章: 绪论- 阐述研究背景、研究目的、论文结构等。
第二章: 系统需求分析- 分析和详细说明手机GPS定位系统的需求;- 详细说明系统的功能、性能、安全性等关键特性。
第三章: 系统设计- 设计系统架构;- 定义数据模型;- 推导系统的主要算法。
第四章:系统实现- 选择和介绍所使用的编程语言和开发环境;- 实现关键组件和模块;- 系统集成和调试。
第五章:系统测试和评估- 定义测试用例;- 测试系统的性能和准确性;- 分析测试结果并进行总体的评估。
第六章: 结论与展望- 总结本论文的工作和成果;- 展望关于手机GPS定位系统的未来发展趋势。
四、研究方法本论文的研究方法包括文献综合分析、需求分析、系统设计、系统实现、系统测试等方法。
其中,文献综合分析方法主要用于对手机GPS 定位系统的相关技术和现有实现方法进行分析和总结;需求分析方法主要用于分析和详细说明手机GPS定位系统的需求;系统设计方法主要用于设计系统架构、定义数据模型和推导系统的主要算法;系统实现方法主要用于开发和实现系统的关键组件和模块;系统测试方法主要用于测试系统的性能和准确性。
室内精确定位导航系统的设计与实现的开题报告一、选题背景及意义随着人们生活水平的提高,室内活动的频率也逐渐增加。
在大型商场、机场、医院、学校等复杂的室内环境中,人们往往会迷失方向,寻找目的地耗费大量时间和精力。
因此,室内定位导航系统逐渐成为人们关注的热点,其通过无线信号、图像识别等技术手段实现对室内用户定位,并导航到用户需要去的地方,提高了室内活动的效率和体验。
本次项目选题以室内精确定位导航系统为研究对象,旨在通过设计和实现一个高精度、实用性强的室内导航系统,帮助用户快速准确地找到目的地。
二、研究内容(1)系统需求分析:对室内导航系统的应用场景、用户需求进行调研,制定系统需求规格说明书。
(2)室内信号采集与处理:采用WiFi、BLE等无线信号、图像识别等多种技术手段,对室内信号进行采集和处理,确定用户位置信息。
(3)路线规划与导航:通过算法设计和地图匹配等手段,规划最优路径,并为用户提供丰富的导航信息,如语音提示、图像引导等。
(4)系统实现与测试:在移动开发平台上进行系统的软件设计、代码编写和测试,通过实验、调试等技术手段不断优化系统性能和用户体验。
三、研究目标和意义本研究的主要目标是设计和实现高精度、稳定性强的室内导航系统,为用户提供便捷、快速的室内导航服务。
该研究具有以下几点重要意义:(1)解决室内定位导航难题:常规的卫星导航系统对于室内定位来说精度不够,定位误差很大,而本研究通过无线信号和图像识别等技术手段解决室内定位导航的精度问题。
(2)提高用户体验:当前,用户在室内找寻目的地通常需要消耗大量的时间和精力,而本研究通过设计一种可靠、准确和方便的室内导航系统,提高了用户体验。
(3)开拓应用领域:本研究所设计的室内导航系统能够广泛运用于商场、机场、医院、学校等多个室内场所,丰富了相关应用领域。
四、研究计划本研究计划从2022年6月开始,共分为以下几个阶段:(1)系统需求调研:对场所的空间结构进行理解、对用户需求进行调研,制定系统需求规格说明书。
《基于S3C2410的北斗卫星定位终端的设计与实现》篇一一、引言随着科技的飞速发展,卫星定位技术在人们的日常生活中扮演着越来越重要的角色。
北斗卫星定位系统作为我国自主研发的全球卫星导航系统,其应用领域日益广泛。
S3C2410作为一种常用的嵌入式处理器,具有高性能、低功耗等优点,非常适合用于北斗卫星定位终端的设计。
本文将详细介绍基于S3C2410的北斗卫星定位终端的设计与实现过程。
二、系统设计1. 硬件设计系统硬件设计主要包括S3C2410处理器、北斗卫星接收模块、电源模块、存储模块等。
S3C2410处理器作为核心部件,负责整个系统的控制与数据处理。
北斗卫星接收模块用于接收卫星信号,是定位的关键部分。
电源模块为整个系统提供稳定的电源保障,存储模块则用于存储定位数据和系统参数。
2. 软件设计软件设计包括操作系统、驱动程序、应用程序等。
操作系统采用嵌入式Linux,具有较好的稳定性和兼容性。
驱动程序负责与硬件设备进行通信,实现数据的读取和写入。
应用程序则是用户与系统交互的接口,包括定位、导航、数据传输等功能。
三、关键技术实现1. 卫星信号接收与处理北斗卫星定位终端的核心是卫星信号的接收与处理。
通过S3C2410处理器的GPS模块,实时接收北斗卫星信号,并进行数据处理,最终实现定位。
在信号处理过程中,需要采用滤波、解调等技术,以提高信号的信噪比和准确性。
2. 数据传输与存储数据传输与存储是北斗卫星定位终端的重要功能之一。
通过无线通信技术,将定位数据传输至服务器或手机等设备。
同时,系统还需要具备本地存储功能,以便在无网络环境下保存定位数据。
在数据传输过程中,需要保证数据的可靠性和安全性。
四、实验与测试为了验证基于S3C2410的北斗卫星定位终端的设计与实现效果,我们进行了大量的实验与测试。
实验结果表明,该终端具有良好的定位精度和稳定性,能够实时接收和处理北斗卫星信号,实现快速定位。
同时,该终端还具有较低的功耗和较高的可靠性,满足了实际应用的需求。
室内定位和导航系统的设计与实现概述随着人们对室内定位和导航需求的增加,室内定位和导航系统成为了一项重要的技术领域。
本文将探讨室内定位和导航系统的设计与实现,介绍其原理、挑战和解决方案。
一、室内定位和导航系统的原理室内定位和导航系统通过利用无线通信、地磁传感器、惯性测量单元等技术手段来确定用户在室内环境中的准确位置,并为其提供准确的导航指引。
以下是几种常见的室内定位和导航原理:1. 无线通信定位:利用WiFi、蓝牙、射频识别等无线通信技术,通过接收器接收来自参考节点的信号,计算用户与参考节点之间的距离,从而确定用户位置。
2. 地磁传感器定位:利用地磁传感器感知地磁场的变化,并通过对地磁场的分析,确定用户的位置。
3. 惯性测量定位:利用加速度计、陀螺仪等惯性测量单元,测量用户的加速度和角速度等信息,通过积分和滤波算法计算用户的位置和方向。
4. 视觉定位:利用摄像头、图像识别和计算机视觉等技术,对室内环境进行图像分析和特征提取,从而确定用户的位置和方向。
二、设计室内定位和导航系统的关键挑战在设计和实现室内定位和导航系统时,面临着一些关键挑战。
以下是几个常见的挑战:1. 多路径效应:室内环境中存在多个反射、干扰等问题,导致无线信号的多次传播和变形,造成定位误差。
2. 信号遮挡:在室内环境中,墙壁、家具等物体会阻挡信号的传输,导致信号弱化和失真,影响定位精度。
3. 定位算法优化:针对不同的定位原理,需要研发出适应各种复杂环境的定位算法,提高定位的准确性和鲁棒性。
4. 能耗问题:室内定位和导航系统需要长时间稳定运行,因此需要考虑系统的能耗问题,延长设备的使用时间。
三、室内定位和导航系统的解决方案为了解决上述挑战,设计室内定位和导航系统需要综合运用多种技术手段,采取合适的解决方案。
以下是几个常见的解决方案:1. 多路径效应和信号遮挡问题:可以采用多传感器融合的方式,结合不同的定位原理,通过对多个传感器获取的数据进行融合处理,提高定位的准确性和稳定性。
宠物定位与追踪系统的设计与实现随着现代社会的发展,宠物已经成为越来越多家庭的一员。
然而,宠物偶尔走失是一个常见的问题,给主人带来很多担忧与困扰。
为了解决这一问题,科技行业推出了宠物定位与追踪系统。
本文将详细介绍宠物定位与追踪系统的设计与实现。
一、引言宠物定位与追踪系统是基于现代科技的应用,可以通过使用全球定位系统(GPS)、无线通信等技术手段,为宠物主人提供宠物实时位置信息,并帮助主人在丢失宠物时快速找到它们。
二、系统设计1. 硬件设备宠物定位与追踪系统的核心是硬件设备,主要包括一个佩戴于宠物身上的定位器和一个主人手持的接收器。
定位器内置了GPS模块、无线通信模块和电池等,用于获取并发送宠物的位置信息。
接收器则用于接收并展示宠物位置信息。
2. 定位与追踪技术宠物定位与追踪系统利用现代定位与追踪技术,主要包括以下几种:- 全球定位系统(GPS):定位器内置GPS模块,通过接收卫星信号,计算得出宠物的经纬度坐标,实现精确定位。
- 无线通信技术:定位器内置无线通信模块,可以通过手机网络、蓝牙等与接收器进行数据传输,将宠物位置信息发送给主人。
- 嵌入式系统设计:定位器需要采用嵌入式系统设计,使得设备体积小巧,佩戴方便。
同时,嵌入式系统的设计还需要考虑功耗优化,以延长电池寿命。
3. 数据传输与存储宠物的实时位置信息通过无线通信技术发送给主人的接收器。
接收器可以是一个手持设备或者是手机APP。
数据传输需要保证稳定可靠,可以使用手机网络或者蓝牙等通信方式。
同时,接收器还需要具备数据存储功能,将宠物位置信息保存下来,方便主人随时查看。
4. 软件系统软件系统是宠物定位与追踪系统的重要组成部分。
主人可以通过手机APP或者接收器上的界面展示宠物的实时位置。
另外,软件系统还可以提供基于地图的导航功能,帮助主人快速找到宠物的具体位置。
三、系统实现宠物定位与追踪系统的实现需要经过多个步骤:1. 硬件制造与封装首先,需要制造定位器和接收器的硬件设备,其中嵌入式系统设计是关键一环。
高精度北斗导航定位系统设计与实现导语:随着卫星导航技术的快速发展,全球定位系统(GPS)在生活中的应用越来越广泛。
而作为我国自主研发的全球卫星导航系统,北斗导航系统在提供导航定位服务方面具备独特的优势。
为了满足用户对于高精度定位需求,高精度北斗导航定位系统的设计与实现成为一个重要的研究方向。
本文将介绍高精度北斗导航定位系统的设计原理与实现方法。
一、设计原理高精度北斗导航定位系统主要包括信号接收与处理、数据计算与校正、定位算法与精度优化等模块。
下面将详细介绍这些模块的设计原理。
1. 信号接收与处理高精度北斗导航定位系统首先需要接收卫星发射的导航信号。
一般情况下,系统会选择多颗卫星进行信号接收,以提高定位精度。
接收到的信号需要进行预处理,包括频率同步、码相对齐等操作,以便后续的数据计算与校正。
2. 数据计算与校正接收到的导航信号中包含了多种参数,如卫星位置、钟差等。
系统需要对这些参数进行计算和校正,以获得更精确的定位结果。
数据计算与校正主要涉及导航星历解算、钟差修正等算法,采用高精度的数学模型来提高定位精度。
3. 定位算法与精度优化根据接收到的导航信号和经过计算与校正的参数,系统可以通过定位算法来估计用户的位置。
定位算法有多种,常用的包括最小二乘法(LS)、卡尔曼滤波(KF)等。
为了提高定位精度,系统还可以采用精度优化的方法,如差分定位、多智能体定位等技术。
二、实现方法高精度北斗导航定位系统的实现需要考虑多个方面的因素,包括硬件设备、软件算法以及系统架构等。
下面将介绍高精度北斗导航定位系统的实现方法。
1. 硬件设备高精度北斗导航定位系统的硬件设备包括天线、接收机、信号处理器等。
天线用于接收导航信号,接收机负责信号的放大和处理,信号处理器用于对信号进行解调和解码。
为了提高定位精度,硬件设备要具备高灵敏度和低噪声的特点。
2. 软件算法高精度北斗导航定位系统的软件算法是实现高精度定位的关键。
根据设计原理中提到的信号接收与处理、数据计算与校正、定位算法与精度优化等模块,可以选择合适的算法来实现系统功能。
基于智能手机的定位系统设计与实现近年来,随着智能手机的普及,其在生活中的应用范围也越来越广泛。
其中,基于智能手机的定位系统成为了使用智能手机的重要应用之一。
本文将探讨基于智能手机的定位系统的设计与实现。
一、定位系统概述定位系统是指通过一定的技术手段来确定空间中某一点的位置,其种类繁多。
其中,基于GPS(全球卫星定位系统)的定位系统是最为常见的一种。
然而,GPS 信号在室内或者信号较差的地区会出现定位不准确、甚至无法定位的情况。
同时,GPS信号也受到建筑物等障碍物的影响,使得其定位精度受到限制。
因此,为解决这些问题,基于智能手机的定位系统逐渐成为了研究的热点。
二、基于智能手机的定位系统设计基于智能手机的定位系统主要利用的是智能手机内部的传感器。
智能手机内部拥有加速度传感器、陀螺仪、磁力计等传感器,这些传感器可以收集用户的运动信息、角度信息、方向信息等,从而辅助确定用户所在的位置。
基于智能手机的定位系统的主要设计流程如下:(1)数据采集:首先,需要对智能手机内部传感器进行数据采集,获取用户的运动信息、角度信息、方向信息等。
(2)数据预处理:数据采集得到的原始数据需要进行预处理,如去除噪声、过滤数据等。
(3)算法设计:根据数据的特征,选取合适的算法进行定位。
常用的算法有贝叶斯定位算法、蒙特卡洛算法、卡尔曼滤波算法等。
(4)系统设计:基于所选取的算法,进行系统设计。
系统设计涉及到从数据采集开始,到处理和算法实现的完整流程。
同时,还需要设计合适的用户界面,使用户可以轻松使用。
三、基于智能手机的定位系统实现实现基于智能手机的定位系统可分为硬件和软件两个部分。
软件实现主要包括定位算法的编写及用户界面的设计;硬件实现主要涉及到智能手机内部传感器的使用。
(1)软件实现软件实现主要涉及到定位算法的编写及用户界面的设计。
定位算法的选择和编写是基于智能手机的定位系统实现过程中最为重要的部分。
对于不同的应用场景,需要选择相应的算法来解决问题。
基于导航技术的室内定位与导航系统设计与实现室内定位与导航系统是指利用导航技术在室内环境中实现定位和导航的技术和系统。
随着人们对室内导航需求的增加,室内定位与导航系统的设计与实现成为了一个热门研究领域。
本文将从室内定位技术、室内导航系统设计和实现等方面进行介绍和讨论。
首先,室内定位技术是室内定位与导航系统的核心。
在室内环境中,由于GPS信号无法穿越建筑物,传统的GPS定位无法实现精确定位。
因此,室内定位技术通过利用不同的传感器设备来实现精确的定位。
常用的室内定位技术包括无线传感网络(WSN)、光纤传感网络(FSN)、蓝牙低功耗(BLE)、超宽带(UWB)等。
这些技术可以通过部署传感器节点实现对室内环境的定位,同时结合算法来提高定位的精确度和稳定性。
其次,设计和实现室内导航系统需要考虑多个方面的因素。
首先是地图数据的准备和更新。
室内导航系统需要依赖准确的地图数据,包括建筑物的平面图、楼层分布、房间信息等。
这些地图数据需要实时更新,以适应建筑物结构的变化和用户需求的变化。
其次是定位算法的设计和优化。
在室内定位过程中,定位算法的准确度和响应速度是关键。
对于不同的室内定位技术,需要根据其特点设计对应的定位算法,并进行性能优化。
此外,用户交互界面的设计也是室内导航系统的重要组成部分。
用户交互界面应该简洁、直观,提供多种导航方式的选择,如文字导航、语音导航、箭头导航等,以满足不同用户的需求。
在实现室内导航系统的过程中,需要考虑多项技术和工具的支持。
首先是硬件设备的选择和部署。
不同的室内定位技术需要不同的硬件设备支持,如无线传感器、蓝牙信号发射器等。
在选择硬件设备时,需要考虑其功耗、通信距离和性能等因素。
其次是软件开发和数据处理技术的应用。
室内导航系统的实现需要进行地图数据处理、定位算法设计与优化、用户界面设计等多个软件模块的开发和集成。
同时,数据安全和隐私保护也是室内导航系统开发过程中需要考虑的重要问题。
最后,室内导航系统的实现对于提升用户体验和改善室内导航的效率和便利性具有重要意义。
定位系统的设计与实现本文实现的定位系统针对室外环境及办公室环境的实现的定位应用,通过对场景中人员、物品进行定位,方便用户对目标的实时监测和管理。
上位机开发环境为MFC (Microsoft Foundation Classes),它是一个微软公司提供的类库,以C++类的形式封装了Windows API ,并且包含一个应用程序框架,以减少应用程序开发人员的工作量。
其中包含的类包含大量Windows 句柄封装类和很多Windows 的内建控件和组件的封装类。
它的详细介绍在这里就不赘述了。
下面对本定位系统的具体实现过程进行比较详细的描述。
1.1 定位系统结构定位系统拓扑结构图如图1-1所示。
其实际场景应用可以参考图1-2。
Anchor图1-1 定位系统拓扑结构图ANCHOR串口代理传输测距结果图1-2 实际应用场景图本拓扑中有三种功能不同类型的节点:主锚节点、从锚节点、目的节点。
其中主锚节点和从锚节点是一类已知自身位置坐标信息的固定节点,它们的任务是获取包含距离信息以及信号强度值的数据包。
目的节点是可以自由移动的节点,可以在一定范围内自由移动,定位系统的最终目的就是获取该类节点位置的坐标信息;从锚节点负责发起测距请求,将测距信息发往目的节点,得到从锚节点与目的节点的距离信息以及信号强度信息,并将该信息发往主锚节点。
主锚节点在整个系统中起着至关重要的作用,首先它要响应上位机发出的命令,确定要定位的目标,并发出指令,命令从锚节点对目标节点进行测距;其次主锚节点不仅要获取自身与目标节点的距离信息以及信号强度信息,还需要协调控制三个从锚节点,接受从锚节点发回的测距信息;最后主锚节点负责并将这些信息送还给上位机软件处理。
目的节点实时监测是否有定位请求并配合锚节点测出响应的距离信息以及信号强度信息;本定位系统主要包括四大块:硬件节点、硬件节点软件、上位机监测软件以及显示模块。
每一部分设计都有其特殊性,硬件节点为系统提供了定位所需的硬件平台,是信息采集的基础,第三章已经详细介绍其性能,这里不再赘述。
硬件节点软件主要完成了节点间的链路建立和数据采集与传输。
上位机软件首先通过有线方式(使用串口)接收由定位硬件节点采集到的相关信息,然后对所采集的定位信息进行处理,最后选用合适的定位算法,计算出目标节点在该参考系的坐标。
显示模块负责动态显示节点定位效果,免去人工思考数字坐标所代表的具体意义,是定位软件人性化设计的一个体现。
图1-3为系统整体程序流程图;图1-3系统整体程序流程图下面分别详细介绍余下的三个模块。
1.2 硬件节点软件本定位系统的基本思想是主锚节点收集所有的从锚节点到目标节点以及自身到目标节点的距离信息以及信号强度(RSSI),由主锚节点将信息传送到上位机监测软件,上位机软件调用相应的定位算法,计算出目标节点的坐标位置并实现必要的显示。
因此,首先需要在硬件平台上实现节点间的通信,本文采用星形拓扑结构,这种网络拓扑组建简单,并且便于数据采集。
主锚节点担当中心节点的角色,以轮询的方式发送测距命令,这样实际在同一时间段内只有一对节点在工作。
避免了因冲突造成的处理时延单方向增加,导致定位结果不准确。
可参考图1-1。
因为本系统采用的nanoPAN5032模块自身并没有组网功能。
所以需要作者自己重新编写代码以实现组网功能。
通信流程如图1-4:图 1-4 通信流程图其具体实现过程如下:(1)主锚节点接受定位命令。
主锚节点要获取节点的位置信息,就要循环给所有从锚节点发送测距请求信号,通信方式为轮询方式。
保证所有的从锚节点都可收到该测距请求。
反复获取所有锚节点与目标节点的距离以及信号强度信息;(2)从锚节点收到测距请求。
从锚节点向目标节点发送测距请求,目标节点如果在该区域内,收到该请求就与该锚节点发生点到点的通信,经过一个SDS-TWR 测距过程以后,从锚节点将获取到的相应的距离信息以及信号强度信息发送给主锚节点;(3)主锚节点一旦受到测距信息,就将这些信息传到上位机监测软件中,由检测软件的缓存暂时保存这些数据,以便以后的定位计算;1.2.1 主锚节点程序设计主锚节点除了要完成从锚节点的主体功能外,还负责整个通信的协调工作以及将数据传送给上位机,给定位软件提供所需的定位信息。
下面简要介绍下主锚节点的程序设计。
图1-5所示为主锚节点的软件流程图。
图1-5 主锚节点的流程图其中,系统初始化主要是系统的一些硬件管脚、串口、时钟等进行初始化配置。
然后进入死循环,监测上位机命令。
监测命令主要通过读取串口信息来实现,如果收到信息,首先进行命令格式检测,如果正确,再判断是什么命令。
假如为定位命令,则自身发出测距请求然后命令其余三个锚节点依次对目标节点发出测距请求,这种拓扑结构不仅很容易搭建,而且也避免由于处理冲突导致处理时延增大,导致测距结果变大;int main(void){ …………………………………….RCC_Configuration(); /* Configure the system clocks */NVIC_Configuration(); /* NVIC Configuration */GPIO_Configuration(); /* Configure the GPIOs */USART_Configuration(); /* Configure the USART1 */ SysTick_Config(); /* Configure the systick */nano_main(NULL,NULL);…………………………}其中nano_main()部分代码如下:int nano_main(int ac, char *av[]){…………………………while(1){……………………….while(SendTimingDelay > 0)//限定最大发送测距请求次数{receivedate=0; //是否收到数据的状态PollApplication();Delay(200);NTRXUpdate();if(receivedate==1)break;SendTimingDelay--;}SendTimingDelay =3;for(;i<nodenumber;i++){while(SendTimingDelay != 0){receivedate=0;Appsendmessage(addr[i],payload[i], 10);Delay(200);NTRXReceivecommand();if(receivedate==1)break;SendTimingDelay--;}SendTimingDelay =3;}……………………………………}1.2.2 从锚节点程序设计下面简要介绍下从锚节点的程序设计。
图1-6为从锚节点的流程图。
图1-6从锚节点的流程图其中,系统初始化和主锚节点一样。
进入死循环,监测来自主锚节点的命令;如果收到信息,首先进行命令格式检测,如果正确,再判断是什么命令。
假如为定位命令,则对目标节点发出测距请求。
将得到的结果封包发送给主锚节点;1.2.3 目标节点程序设计下面简要介绍下从锚节点的程序设计。
图1-7为目标节点的流程图。
图1-7 目标节点的流程图其中,系统初始化和主锚节点一样。
进入死循环,监测来自锚节点的测距命令;如果收到信息。
首先进行命令格式检测,如果正确,就继续和锚节点通信,开始测距任务,并由锚节点收集测距信息。
1.3 上位机软件设计定位系统上位机监控软件中,主要包括以下几个功能:串口通信、数据处理、定位计算等三个主要模块。
串口通信是上位机监测与控制硬件节点的唯一通道。
所有的指令发出以及信息获取都是通过串口来实现的;数据处理主要负责将串口收集到的原始数据加以处理,最大程度还原真实的距离信息,以便定位算法能够算出准确的目的节点坐标;定位算法主要负责将处理过的数据转换为参考坐标系的坐标。
这里的参考坐标系是建立在人工测定的几个锚节点的相对位置的基础上的,下面分别介绍这三个模块.1.3.1 串口通信模块串口通信是连接硬件节点和上位机软件的唯一枢纽,用户的定位指令以及硬件上传的测距信息都是通过串口传输到上位机软件中来的。
为了方便程序的书写,这里将串口封装称为一个类class CSerialPort;该类能够完成对串口的初始化,打开,读写,事件等待等功能。
MFC的一大特色是消息响应机制,在本类中,为了完成通信,作者定义以下消息:#define WM_COMM_BREAK_DETECTED WM_USER+1#define WM_COMM_CTS_DETECTED WM_USER+2#define WM_COMM_DSR_DETECTED WM_USER+3#define WM_COMM_ERR_DETECTED WM_USER+4#define WM_COMM_RING_DETECTED WM_USER+5#define WM_COMM_RLSD_DETECTED WM_USER+6#define WM_COMM_RXCHAR WM_USER+7#define WM_COMM_RXFLAG_DETECTED WM_USER+8#define WM_COMM_TXEMPTY_DETECTED WM_USER+9然后在类ESAP中使用 afx_msg LONG OnCommunication(WPARAM ch, LPARAM port);获取串口送上来的消息。
因为串口是一个一个字符的形式将消息上传上来,故这里响应的是其WPARAM ch,当程序遇到”\r\n”,并且之前接受的数据长度大于10的时候,认为有新的数据包过来,否则丢弃掉。
数据包格式如表1-1,其中第一行为包格式,第二行为样例包。
各个数据以空格符号分开,以\r\n结尾。
表1-1 主锚节点上传数据包格式Serial Number Anchor Address Tag Address Distance RSSI1 71 11 2.36 50得到完整数据包后将数据包封装成结构体Result_Node,以节点的形式加入处理缓存队列,方便以后数据处理操作,其中结构体定义如下:struct Result_Node{int serial_number;char dest_addr[3];char src_addr[3];float distance;char rssi[3];};为达到对节点的控制的目的,只需在主程序中调用afx_msg LONG OnCommadToSend(WPARAM wparam, LPARAM cmd);为作者设计的一个指令包,包格式如表1-2:其中第一行为包格式,第二行为样例包。