基于ZigBee的儿童定位监护系统的设计
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网关节点属于ＦＦＤ设备，安装在幼儿园的监护中心 内， 采用 与参 考节 点相 同的铸 铝材 料进 行封 装 ，内部核 心模 块采 用ＣＣ２４３０芯片 ，负责数据 处理 ，采用ＳＩＰ３２２３芯 片进 行参考节 点上传的数据采集，与主机通信 的任务由ＣＡＮ控制器及收发器 负责，设计能进行四向操作的键盘，其原理框 图如图３所示。
图４定 位 算 法 流 程 图 由算法流程 图可 以看 出，当ｄｄ＇于Ｄ时，启动 曲线拟合
定位算法 ，修正通信距离ｄ值 ；反之启动信号强度分布定位 算法 ，也对 ｄ值作 出修 正 。其 中Ｄ可 通过 现场 实 际测量 获得 ，
是 定位节 点 ，ＢＮ是 参考 节 点。 由于优 化 的混合 定位 算法 是 根据ＲＳＳＩ波动规律进行的，定位精度高，而且运算量较小 。 所 以将ＣＣ２４３１原定位 引擎 改进 成混 合定 位算 法 ，有效 的提 高 了定位精度 ，在儿童定位监护系统中得到应用。
ＥＬＥＣＴＲＯＮＩＣＳ Ｗ ＯＲＬＤ ·探 索 ｓ 观 察
杖 牲 拽 ·Ｐ
ｃｃ２４３ｌ ｅ２４３ｏ
系。所 以，在采用无线定位算法时 ，可 以设置一个距离Ｄ 作为 门限值 ，当传输距 离ｄｄ＇于 门限Ｄ时 ，采用 一种定位 算 法 ； 反 之 ，采 用 另 一 种 定 位 算 法 ，如 此 就 可 以减 小 距 离误差 ，提高定位精 度 。根据此 原理提 出的基于ＲＳＳＩ￣，０ 距的混合定位算法流程如 图４所示 。
在原有 的算法 中，当传输距离ｄ较小时 ，由ＲＳＳＩ值 的 偏差 引起的距 离误差 也 比较小 ；若传输距 离增大 到某一 值时 ，误差也会变得很大 ，即误差与传 输距离ｄ有特定关
参 考 文 献 【１】李 文仲 ．ｚｉｇＢｅｅ２００６ｆｒ．，线 网络 与无 线定位 实战【Ｍ］． 北京：北京航 空航天 大学出版社，２００８：２０—４５． ［２】孙佩 刚，赵 海，罗玎玎 ，等 ．智能 空间 ￣＇ｐ．ｓｓｚ定位 问题 研 究Ｕ］．电子学报 ，２００７，３５（７）． 【３】唐 炜，郑小林，干红华 ，等．基 于运动估计 的ＺｉｇＢｅｅ￣ 线 网络定位方法卟 计算机 工程，２０１０，３６（２０）． ［４１＿￣． －－洋，王 忠．基 ￣ＣＣ２４３１的无线定位 系统 【『】．通信技 术 ，２００９，４２（９）．
作者简介 ： 张军 （１９７９一 ），男 ，河 北枣强人 ，硕士 ，郑 州大 学 西亚斯 国际学院 电子信 息工程 学 院讲 师 ，研 究方 向 ： 无 线 通信 网络 及 物 联 网技 术 。
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图２参考节点／定位节点原理框 图 ２．２ 参 考节点设计
在 需要无线信号覆盖 的区域安装 固定的参考节点 ，属 于ＦＦＤ设备 ，用于 采 集定 位节 点产 生 的信号 ，上传 给 网关 节 点。采用铸铝材料制作 的成品封 装，具有防雨、防静 电作 用，内部采用ＣＣ２４３０芯片作为核心模块，其原理框 图如图２ 所示。多个参考节点之间构成级联无线 自组织网，与网关节 点之间的通信距离可达１０００ｍ。一般８个参考节点组成一个定 位覆盖 区域 ，系统完成定位功能需要３至４个参考节点。 ２．３ 网关节点设计
３ 混 合 定位 算法
在传 统 的定位 算法 中 ，根据 无线定位 机制 的不 同， 分 为两种类 型 ：基于 测距 的定位 算法【ｚ】；无需测距 的定 位 算法［ 。在基 于ＲＳＳＩＮＩ ］距 的无 线定位 算法 中，接 收信 号 强度ＲＳＳＩ的值可根据 下式得到 ：ＲＳＳＩ＝一（ＩＯｎ．１ｇｄ＋Ａ）， 由此式可看 出接收信 号强度 是发收距 离和发 射功率 的函 数 。其 中发 收距离 用ｄ表示 ；信号传 播指数用１１表示 ，也 称 传播常量 ；单位 距离 （１ｍ）接 收到的信号 强度用Ａ表 示 。由式中可 以得 到 ，无 线信号 的衰减和距 离成对 数 的 关系，利 用此关系式可进行定位计算。
４ 结束 语
图３网 关 （协 调 器 ）节 点 原 理 框 图
其 中网关起到 桥接作 用 ，能够 发布管 理节点 的监测 任 务 ，可 以实现 计算机 网与无 限 自组织 网之 间协议 的转 换与数据 的交换 ，并将接收到的数据传输 到外 网上 。
儿 童定位 监护 系统主要 采用ｃｃ２４３０／ＣＣ２４３１射频模块 芯片 ，是无线 自组 网与有线网络相结合的组网模式 ，能够 有效 的提升幼 儿园管理水平，实现儿童定位监护等功能 ， 达到 了预期的实用价值 。虽然无线定位技术在 多种环境下 都有应用 ，但 是，由于室 内无线信号传播的复杂性 ，人 的 活动空 间还存在墙体 阻隔［ 、多径衰落等因素 ，无线定位 技术 的应 用在很大程度 上受 到限制 ；这有待 于我们 深化 对幼儿 园管理系 统 的理解 ，以及 今后通信 技术 的不断发 展，必将会提 高无线定位技术 的实际应用 。
图４定 位 算 法 流 程 图 由算法流程 图可 以看 出，当ｄｄ＇于Ｄ时，启动 曲线拟合
定位算法 ，修正通信距离ｄ值 ；反之启动信号强度分布定位 算法 ，也对 ｄ值作 出修 正 。其 中Ｄ可 通过 现场 实 际测量 获得 ，
是 定位节 点 ，ＢＮ是 参考 节 点。 由于优 化 的混合 定位 算法 是 根据ＲＳＳＩ波动规律进行的，定位精度高，而且运算量较小 。 所 以将ＣＣ２４３１原定位 引擎 改进 成混 合定 位算 法 ，有效 的提 高 了定位精度 ，在儿童定位监护系统中得到应用。
ＥＬＥＣＴＲＯＮＩＣＳ Ｗ ＯＲＬＤ ·探 索 ｓ 观 察
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系。所 以，在采用无线定位算法时 ，可 以设置一个距离Ｄ 作为 门限值 ，当传输距 离ｄｄ＇于 门限Ｄ时 ，采用 一种定位 算 法 ； 反 之 ，采 用 另 一 种 定 位 算 法 ，如 此 就 可 以减 小 距 离误差 ，提高定位精 度 。根据此 原理提 出的基于ＲＳＳＩ￣，０ 距的混合定位算法流程如 图４所示 。
在原有 的算法 中，当传输距离ｄ较小时 ，由ＲＳＳＩ值 的 偏差 引起的距 离误差 也 比较小 ；若传输距 离增大 到某一 值时 ，误差也会变得很大 ，即误差与传 输距离ｄ有特定关
参 考 文 献 【１】李 文仲 ．ｚｉｇＢｅｅ２００６ｆｒ．，线 网络 与无 线定位 实战【Ｍ］． 北京：北京航 空航天 大学出版社，２００８：２０—４５． ［２】孙佩 刚，赵 海，罗玎玎 ，等 ．智能 空间 ￣＇ｐ．ｓｓｚ定位 问题 研 究Ｕ］．电子学报 ，２００７，３５（７）． 【３】唐 炜，郑小林，干红华 ，等．基 于运动估计 的ＺｉｇＢｅｅ￣ 线 网络定位方法卟 计算机 工程，２０１０，３６（２０）． ［４１＿￣． －－洋，王 忠．基 ￣ＣＣ２４３１的无线定位 系统 【『】．通信技 术 ，２００９，４２（９）．
作者简介 ： 张军 （１９７９一 ），男 ，河 北枣强人 ，硕士 ，郑 州大 学 西亚斯 国际学院 电子信 息工程 学 院讲 师 ，研 究方 向 ： 无 线 通信 网络 及 物 联 网技 术 。
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图２参考节点／定位节点原理框 图 ２．２ 参 考节点设计
在 需要无线信号覆盖 的区域安装 固定的参考节点 ，属 于ＦＦＤ设备 ，用于 采 集定 位节 点产 生 的信号 ，上传 给 网关 节 点。采用铸铝材料制作 的成品封 装，具有防雨、防静 电作 用，内部采用ＣＣ２４３０芯片作为核心模块，其原理框 图如图２ 所示。多个参考节点之间构成级联无线 自组织网，与网关节 点之间的通信距离可达１０００ｍ。一般８个参考节点组成一个定 位覆盖 区域 ，系统完成定位功能需要３至４个参考节点。 ２．３ 网关节点设计
３ 混 合 定位 算法
在传 统 的定位 算法 中 ，根据 无线定位 机制 的不 同， 分 为两种类 型 ：基于 测距 的定位 算法【ｚ】；无需测距 的定 位 算法［ 。在基 于ＲＳＳＩＮＩ ］距 的无 线定位 算法 中，接 收信 号 强度ＲＳＳＩ的值可根据 下式得到 ：ＲＳＳＩ＝一（ＩＯｎ．１ｇｄ＋Ａ）， 由此式可看 出接收信 号强度 是发收距 离和发 射功率 的函 数 。其 中发 收距离 用ｄ表示 ；信号传 播指数用１１表示 ，也 称 传播常量 ；单位 距离 （１ｍ）接 收到的信号 强度用Ａ表 示 。由式中可 以得 到 ，无 线信号 的衰减和距 离成对 数 的 关系，利 用此关系式可进行定位计算。
４ 结束 语
图３网 关 （协 调 器 ）节 点 原 理 框 图
其 中网关起到 桥接作 用 ，能够 发布管 理节点 的监测 任 务 ，可 以实现 计算机 网与无 限 自组织 网之 间协议 的转 换与数据 的交换 ，并将接收到的数据传输 到外 网上 。
儿 童定位 监护 系统主要 采用ｃｃ２４３０／ＣＣ２４３１射频模块 芯片 ，是无线 自组 网与有线网络相结合的组网模式 ，能够 有效 的提升幼 儿园管理水平，实现儿童定位监护等功能 ， 达到 了预期的实用价值 。虽然无线定位技术在 多种环境下 都有应用 ，但 是，由于室 内无线信号传播的复杂性 ，人 的 活动空 间还存在墙体 阻隔［ 、多径衰落等因素 ，无线定位 技术 的应 用在很大程度 上受 到限制 ；这有待 于我们 深化 对幼儿 园管理系 统 的理解 ，以及 今后通信 技术 的不断发 展，必将会提 高无线定位技术 的实际应用 。
