基于定位模块的防盗防丢定位系统设计_熊中刚.docx

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1、 基于定位模块的防盗防丟定位系统设计 熊中刚罗素莲 (遵义师范学院物理与机电工程学院，贵州遵义 563002) 摘要 :为满足无辐射且能实时掌握儿童玩耍位置，有效防止儿童丢失的要求，本文设计了一款基于定位模块的防盗防丢定位系统， 该定位系统在主从模块设定距离范围内使无线模块采取超长待机被动接收无线信号的方式，超距后运用双定位方式采集定位信息，经卡 尔曼滤波算法处理后的系统定位数据以 GPRS网络与 Internet作为信息传输媒介，实现无线数据远程传输到用户终端。 关键词：无辐射 ;定位系统 ;卡尔曼滤波；定位模块 随着现代生活节奏的加快，针对小孩和手机、钱包等贵重物品丢失 情况不断加剧，急需

2、一种安全有效的防盗防丢系统成为人们关注的热 点话题。目前研宄出的各种防丢系统产生长期无线辐射对人体危害较 大，特别是对处于成长发育期的婴幼儿伤害更大，导致父母使用该套系 统具有强烈的戒备心理，为了克服现有防丢系统的缺陷，本文研究了一 种基于定位模块的防盗防丢定位系统。 1设系统总体结构及工作原理 系统总体结构框图如图 1所示。主要工作原理是当按下主模块按 键后，经由中央处理单元处理，通过无线发射单元发送启动定位信令， 之后一直间歇 的发送无线联络信息，在从模块无线接收单元接收到启 动信令后，如果能一直接收到联络信息，则定位模块一直处于关机休眠 状态，当无线接收单元在设定时间内未接收到联络信息时

3、，定位系统会 自行启动定位模块进行定位，同时自行将其采集的当前定位信息通过 GPR S发送到设定的告警号码和互联网，告知用户从模块的当前位置。 2硬件设计 2.1主机硬件电路设计。本系统主机发射电路如图 2所示。主机发 射器采用单片机作为主控器完成数据处理和控制；采用的射频模块是 一款高度集成的无线 EM频段收发模块，接收灵敏度高 ;电源部分采用 3.7V的扣式电池，降压至 3.3V， 实现对单片机和无线模块的供电，同时 采用间歇发射信号的方式。 2.2从机硬件电路设计。本系统的从机电路如图 3所示，它由中央 处理器单元、无线接收模块、定位模块及稳压电路组成；同时通过加有 图 1无辐射儿童防丢

4、定位系统总体结构框图 图 2主机电路 图 3从机电路 图 4发射流程图 图 5接收程序流程图 震动传感器，排除轻易被拆掉，防止模块脱离被测物跟踪装置失去作 用，导致不能准确判断被监测移动物的位置。 3软件设计 3.1软件介绍及软件流程图。本定位系统的软件设计是基于 Keil C51的开发环境，采用 C语言进行编程。依据该定位系统的要求，设置 主模块为发射机，通过单一方向发射无线信号 ;从模块为接收机，在设 定范围内采取被动接收无线信号的方式，同时自动检测并接收主机发 射的信号。当主从模块距离超出设定范围时，从模块便会自行启动定位 模块，进行跟踪定位以起到防丢作用。 发射流程 :把接收机地址和要

5、发送数据按时序送入无线发射单元， 配置相应寄存器，使之进入发送模式 ;单片机把 P33脚置高，通过检测 哪路按键按下，来激发无线发射单元进行相应模式的信号发射。发射流 程图如图4所示。 （下转 190页） 基金项目：贵州省遵义师范学院教研基金资助项目 （ 13-56)号 ;贵州省级重贵州省重点学科资助课题 (龄学位办 201318号 ) 作者简介 :熊中刚 (1986-),男，湖南常德人，硕士生，主要从事自动化以及机械智能控制方面的研宄工作。 2%时压实度会增大 ;高于最佳含水量，压实度增加较小。影响压实 度的因素有很多，除含水量和压路机的激振力外还受到下承载层特 性的影响。压实功不变的情况下

6、较弱的下承载层也会引起压实度达 不到目标配合比最大干密度的 97%。 基于上述原因，对于压实度的控制，建议每日施工结束前应取 样成型试件测定试件毛体积密度，作为次日施工的标准密度，并在 次日施工过程中取样成型试件测定密度作为复核。 3.6横向、纵向接缝。本试验段内由于试验各种工艺和含水量的 控制，逐步调整配比，每工作面长度定为 lOOui，横向接缝比较多。横 向接缝多采用直接缝处理，虽然平整度达到规范要求，其衔接处不 平整，后改为横向斜接处理横接缝，效果较好。 主要存在的问题是每天进度小于 4001U，工作段内施工间隔时 间过长，每工作面两端都 有 1个横向接缝，人工处理不及时导致接 缝处不平

7、整 ;纵向接缝也存在同样的问题。中缝处纵向接缝的处理 也是相同的原因。准备在下阶段施工整平时中缝混合料留高 lcm， 在振动压路机碾压边缘时，静力压路机同时碾压中缝 2遍后退出， 保证中缝的水分不散失，碾压完成后平地机刮平中缝处多余的混合 料，使中缝平整密实。 3.7无侧限抗压强度。试验段无侧限抗压强度从目前己经够 7d 的室内检测情况来看，最大单值为 5.0M Pa， 最小单值为 2.2M Pa。 在 K1152+450K1154+000 段中， R=3.55MPa， S=0.39， Cv=0.11， Rd/(L-ZaCv)=2.91;在 K 1154+000 K 1155+000 段中，

8、R=3.46M Pa, S=0. 31， Cv=0.09， Rd/a-ZaC2.83 从上面 2个段落评定来看 ,无侧限抗压强度都满足再生基层设 计 2.0RMPa强度要求。 4结论 4.1从本试验段的各项试验统计数据来看，冷再生技术在本项 目的实施较为成功。 4.2鉴于旧国道原路面级配离散性较大，建议配合比设计中应 分段进行设计。 4.3对于压实度的控制，建议每日施工结束前应取样成型试件 测定试件毛体积密度，作为次日施工的标准密度，并在次日施工过 程中取样成型试件测定密度作为复核。 参考文献 1 石桥 .现场冷再生基层技术在公路大修中的应用 J.中外公路 , 2004,24(2):74-77

9、. 2 JTJ 014-97,公路沥青路面设计规范 S. 3 JTJ 034-2000,公路路面基层施工技术规范 S. 4 JTJ 073.2-2001,公路沥青路面养护技术规范 S. (上接 69页） 接收流程 :根据设定距离，当无线接收单元进入被 动接收无线信号的监视状态，等待主模块发射数据包到来 ;当接收到正 确数据包时，中央处理单元把数据不断从无线模块读出。一旦在设定距 离或时间内没有接收到信号时，中央处理单元控制定位模块启动采集 当前位置信息，经中央处理单元将定位数据打包处理后，由 GPRS传到 互联网或设定的号码。接收流程图如图 5所示。 3.2定位数据处理算法。防盗防丢定位系统安

10、装被监物上时，当超 过设定的监视距离后，定位模块自行启动，但与此同时定位模块获得定 位信息时又将会产生误差而影响跟踪定位精度。应用离散型 K aln an滤 波可减小定位模块产生的各种随机误差，得到更加精确定位信息。 当定位模块工作后，其一步状态预测方程采用，根 据该方程上一时刻的滤波输出可以预测下一时刻定位模 夬所在位置 ; 当从模块处于设定距离范围内，即定位模块一直处于休眠状态，可设状 态转移矩阵也 w为单位矩阵，则一步状态预测方程改写为 ，认为其实际速度为 ,没有定位误差 ;当超距后定位模 块自行启动定位工作，移动中产生的速度误差会引起位置误差，导致模 块定位跟踪精度下降，而在；式中，

11、k-1时刻的输出预测值与 k时刻的值相等，从而可有效减 &定位模块自休眠状态转为工作状态 时，由速度误差引起的位置误差。具体参数设置如下 ： 3.2.1当模块为休眠状态时，滤波参数 0 的设置 ： 3.2.2.2 步预测的均方误差 P，可选作为定位模块的动态单点定 位结果。 4实验验证与结论 试验中首先对主从模块的射频模块进行了测试，室内有障碍物直 接遮挡的环境下，通讯距离 100m左右。室外比较空旷环境下，通讯距离 最大可达 lkm。 试验得出：影响系统性能的主要因素是定位精度以及系统反应时 间，运用算法对定位数据进行处理后 ,定位精度更高，有效结合 G PS和 GSM的优缺点。 本文设计的

12、一种基于定位模块的防盗防丢定位系统，运用定位技 术，配合单片机控制，有效结合卡尔曼 (K all an)滤波算法对定位数据的 处理，使系统具有无辐射和定位精度高的突出特点，有效弥补了以往市 场上出现的防丢产品缺陷，实现了真正的防丢定位功能，具有一定的市 场前景。 参考文献 1刘密歌，王路 .多功能电子防丢器的设计与实现 J.西安文理学院学报 (自然科学版 )， 2010. 2王永，赵俊逸 基于 RFID的近距离电子防丢报警器设计 J.计算机与 数字工程， 2008 (6). 坟疋忉炻恒： 3.2.2.1状态变量 i，可选择定位模块的动态单点定位结果，将三 维速度看作零来处理。 P李硕 ,冯玉娟

13、 .由 AT89C52单片机组成的智能呼救系统设计 J.自动控 制与仪器仪表， 2008. 4 朱建新 ,高蕾娜，田杰 ,张新访 .基于 Zigbee技术的老年人防走失装置J. 计算机工程与科学 ,2009,31 (5). 5 Shengguang Meng & Dickson K. W. Chiu &Eleanna Kafeza & Liu Wenyin & Qing Li.Automated management of assets based on RFID triggered alarm messages.Springer Science + Business Media, LLC 2009,7 August 2009.