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SmeshLink物联传感网络信息专家MeshOPLIS区域定位系统物联网区域追踪定位系统解决方案北京美信凌科信息技术有限公司BeijingSmeshLinkTechnologyCo.,Ltd.2010-6-29美信凌科享有解释权，任何更新以最新日期为准。MeshOPLIS区域定位系统SmeshLink物联传感网络信息专家2/706.29MeshOPLIS物联网区域定位系统解决方案一、系统简介北京美信凌科信息技术有限公司(SmeshLinkTechnology)提供的MeshOPLIS(ObjectPositionLocationInformationSystem)是基于物联网技术无线传感器网络研发的人员或货物实时定位信息系统，它由有源标签节点、参考节点（同时充当中继节点），无线数据接收基站和安装有上层应用软件的计算机构成，整个系统的体系结构如下：参考节点无线接收基站用户标签节点系统中的参考节点是已知位置的无线节点，它同时也作为中继节点把各种数据报通过网状网络(MESH)网络传输给最终的上层应用程序，而标签节点其本质也是一个无线传感器网络节点，它会通过定时地发送数据包来帮助上层的应用程序计算自己的位置。二、系统参数系统中的所有无线节点采用同一的无线传输平台的软件协议栈，只不过标签节点工作在超低功耗模式，而参考节点工作在低功耗模式，整个系统的主要参数如下：参数指标参考节点参数值标签节点节电参数值备注工作湿度范围0～100%RH0～100%RH工作温度范围-20～+65℃-20～+65℃处理器指标RAM8k;FLASH128k;EEPROM4k;主频8MRAM8k;FLASH128k;EEPROM4k;主频8M无线频率范围2405MHz-2480MHz2405MHz-2480MHzISM免费频段最大传输速率250Kbps250Kbps发射功率3DB3DB有效传输距离大MeshOPLIS区域定位系统SmeshLink物联传感网络信息专家3/706.29接收灵敏度-101DB-101DB于300m天线增益3DB2DB（陶瓷天线）平均工作电流低功耗模式：0.8ma超低功耗模式：0.05ma标签节点每30秒发送一个包工作电压2.7-4.5V2.7-4.5V扩展接口（可选，不在标准配置当中）外部编程口、RS232串口、RS485接口、开关量输入、模拟量输入可选配温湿度传感器，编程扣电池容量2000MA150MAMeshOPLIS系统开发套件：10只MX-TAG2420定位标签10只MX-RELAY2420定位中继站1台MXG2800智能网关1套MeshOPLIS系统显示跟踪软件1套用户手册10只中继站备用电池10只定位标签备用电池1套便携式系统装运工程箱1套编程工具1套TinyOS2.0开发平台三、工作原理MeshOPLIS系统采用基于RSSI的定位算法，系统中的参考节点会定时地发送健康包，中间的每一个参考节点收到数据包以后都会计算该数据包的RSSI，连同该数据包的序列号一并上发到上层应用程序中，上层的应用程序根据这些上报数据包通过适当的算法计算该节点的相对位置。当前主要采用三种算法：3.1节点参考法采用该方法时，系统并不关心每次收到数据包的RSSI值，只关心标签节点发出的数据包哪些参考节点收到了，然后上层应用程序就认为该标签节点在这些收到数据包的无线节点中间。显然，该计算方法的误差比较大，但可以有效地避免因为RSSI的不稳定带来的定位点抖动问题，由于系统作了平滑处理，在参考节点较多的情况下，定位还是相当可靠的。3.2质心法采用该方法是，系统从收到标签数据的所有节点中选择出三个RSSI最有计算价值得节点，按照质心法进行估算，得出的是一个节点范围，我们选择范围的中心作为标签节点的定位点，由于质心法的基本原理是通过MeshOPLIS区域定位系统SmeshLink物联传感网络信息专家4/706.29RSSI计算机距离，考虑到这两种这件并不是线形关系，而且RSSI受到天线性能，PCB一致性等因素的影响，其计算结果存在着一定的误差。3.3用户自定义方法考虑到无线定位算法是当前无线传感器网络研究的热点问题，系统提供了二次开发接口，开放了所有的数据库结构，用户从中可以获取标签节点编号、数据包序列号、转发节点编号，RSSI值等数值，用户可以利用它们自行研究算法，以获得更加精确的定位数据。四、演示程序系统提供了演示程序，以方便用户了解系统的工作原理，演示程序采用节点参考法（代码中包含质心法的源码），其主要功能如下：4.1程序启动用户通过开始菜单启动应用程序后，界面如下图所示：界面的上面部分是控制按钮，下面的主题是用户需要进行节点定位的平面图，如果用户以前没有设置过地图，那么下面的区域就会保留空白。4.2设置地图在用户开始进节点定位之前，最好设置一下地图，以便对区域有个直观的了解。用户点击设置地图后，应用程序会出现下面的界面：MeshOPLIS区域定位系统SmeshLink物联传感网络信息专家5/706.29用户选择自己需要的地图图像后按打开即可，注意，用户地图图片的大小最好和自己的显示器屏幕大小配合。4.3参考节点设置用户首先需要选择无线网关所连接的COM口，用户可以通过下拉列表进行选择，选择完成后，就可以点击开始监测按钮进行参考节点健康包的监测，从而把参考节点放置到界面上。当用户开始监测以后，应用程序首先会导入历史数据，导入过程可能需要较长的时间，请用户耐心等候，导入完成后会出现类似的界面：MeshOPLIS区域定位系统SmeshLink物联传感网络信息专家6/706.29图中的标号就是无线节点的标号，刚导入后的节点并不带连线。接着，应用程序会实时地把无线传输过来的数据放到数据库中，通过可以通过改变刷新时间来调整从数据库中读取数据刷新界面的间隔。当用户想结束监测时，可以通过结束监测按钮来停止监测，一旦停止监测，无线传输过来的数据就不会再被记入到数据库中，所以请用户尽量不要结束监测。用户也可以在节点位置后填写本节点的实际位置，然后点击设置按钮，应用程序就会保存该信息到数据库中，下次再点击该节点是就会呈现。由于定位算法需要用到这些节点的位置数据，所以用户需要把这些节点拖放到节点所在的实际区域。4.4节点定位标签节点一旦开始工作，它就会定时发送定位数据包，参考节点转发后，上层应用程序会计算其定位结果并在图像上显示，如下图所示：4.5保存拓补当应用程序监测到一个新节点的数据时，它会自动在地图的左上角添加一个节点，用户可以把该节点移动到部署时的实际位置，同时也可以通过点击该节点进行改变大小操作，用户也可以通过点击保存拓补按钮保存当前状态，拓补一旦保存，用户下次开始监听时会自动导入本拓补。4.6显示历史路径用户选择历史路径TAB按钮时，用户可以选择某个节点的历史轨迹，当用户选择某个节点时，系统会显示该节点在此位置的停留时间。MeshOPLIS区域定位系统SmeshLink物联传感网络信息专家7/706.294.7显示节点分布用户选择历史路径TAB按钮时，用户可以查阅某一时刻所有定位节点的位置分布情况：