一種基于GPS和Zigbee組合，帶預約的充電樁遠程控制實景系統的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于電動汽車充電粧領域，具體涉及到充電粧的實景定位。
【背景技術】
[0002]隨著全球能源危機的不斷加深，石油資源的日趨枯竭以及大氣污染、全球氣溫上升的危害加劇，各國政府及汽車企業普遍認識到節能和減排是未來汽車發展的主攻方向。電動汽車作為新一代的交通工具，在節能減排、減少人類對傳統化石能源的依賴方面具備傳統汽車不可比擬的優勢。
[0003]目前電動汽車的續航能力還遠遠不如現有汽車，因此電動汽車的發展離不開充電粧，充電粧可以為電動汽車及時補充電能，目前我國的充電粧布置密度并不是很大，電動汽車用戶在遠程行駛需要充電時，很多時候因為對地理位置的不熟悉而無法及時找到某個充電粧的具體位置，這勢必會給用戶帶來很大的麻煩，造成費時費力。

【發明內容】

[0004]為了解決上述充電粧人工定位困難的問題，本發明提出了一種基于GPS和Zigbee組合，帶預約的充電粧遠程控制實景系統，采用的技術方案為:
[0005]一種基于GPS和Zigbee組合，帶預約的充電粧遠程控制實景系統，包括充電粧、定位模塊、處理單元、GPRS模塊、遠程服務器和Google Earth模塊；
[0006]所述定位模塊、所述處理單元和所述GPRS模塊均安裝在所述充電粧內部，所述定位模塊連接所述處理單元，所述處理單元連接所述GPRS模塊，所述GPRS模塊通過網絡連接所述遠程服務器，所述Google Earth模塊安裝于所述遠程服務器上；
[0007]所述定位模塊計算獲取所述充電粧的位置數據，所述處理單元采集所述定位模塊的位置數據，并通過所述GPRS模塊發送到所述遠程服務器上，所述遠程服務器收到數據后，通過Google Earth對充電粧進行實景定位。
[0008]進一步，所述定位模塊為GPS/Zigbee組合定位；所述GPS/Zigbee組合定位過程包括:
[0009]步驟1:將GPS的坐標系和Zigbee坐標系進行統一；
[0010]步驟2:分別輸入GPS理想軌跡和Zigbee的理想軌跡；
[0011]步驟3:分別輸入加噪后的GPS軌跡和加噪后的Zigbee軌跡，并用擴展卡爾曼濾波對單獨的軌跡數據進行處理；
[0012]步驟4:將加噪后的GPS軌跡和加噪后的Zigbee軌跡分別用濾波處理后的軌跡進行融合，再用擴展卡爾曼濾波進行處理。
[0013]進一步，所述處理單元為單片機，采用PIC24FV301。
[0014]進一步，所述GPRS模塊包括S頂900A及外圍電路；所述外圍電路包括:電阻R4、R5、R6、R7、R8、R9、R1、Rll、R12、R13、R14、R15、R16、R17、R18、R22、RAl ;電容 CAU CA2、CA3、CA4、CA5、C7、C8、C9 ；
[0015]所述R4的一端、Rll的一端、R12的一端、R13的一端、R14的一端、R15的一端、R16的一端、R17的一端、R18的一端、R22的一端分別連接S頂900A模塊的I腳、3腳、4腳、5腳、6腳、7腳、8腳、9腳、10腳、16腳，所述Rl I的另一端、R12的另一端、R13的另一端、R14的另一端、R15的另一端、R16的另一端分別連接R5的一端、R6的一端、R7的一端、R8的一端、R9的一端、RlO的一端，所述R5的另一端、R6的另一端、R7的另一端、R8的另一端、R9的另一端、RlO的另一端均接電源VDD ;所述RAl —端連接S頂900A的60腳、RAl另一端連接天線；CA1的一端連接天線、CAl的另一端接地；所述CA2、CA3、CA4、C7、C8相并聯后的一端連接S頂900A的55腳、所述CA2、CA3、CA4、C7、C8相并聯后的另一端接地；CA5的一端連接S頂900A的26腳、CA5的另一端接地；C9的一端連接S頂900A的30腳、C9的另一端連接SIM900A 的 29 腳并接地；SIM900A 的 17 腳、18 腳、39 腳、45 腳、46 腳、53 腳、54 腳、58 腳、59腳、61腳、62腳、63腳、64腳、65腳均接地；SIM900A的56腳、57腳均與SIM900A的55腳連接。
[0016]進一步，所述遠程服務器包括通信服務器和數據服務器，所述通信服務器與所述GPRS模塊通過GPRS網絡進行數據交換，所述數據服務器保存接收到的定位數據，并進行數據的管理、查詢和編輯。
[0017]進一步，所述Google Earth模塊采用KML開發方式。
[0018]本發明的有益效果為:
[0019](I)采用GPS/Zigbee組合定位方式，可以實現無縫全方位定位，當GPS信號受到遮擋或其他因素影響的時候，可以對GPS和Zigbee各自采樣出來的點通過擴展卡爾曼濾波器進行濾波融合，從而較好地解決了只有單一定位數據定位精度不高的問題。
[0020](2)本發明結合Google Earth可以實現實景定位，用戶通過移動終端登錄到遠程服務器，可顯示查看附近的充電粧，包括顯示充電粧所在地址名稱和充電粧周圍環境實景，極大的方便了用戶能夠快速地找到充電粧。
【附圖說明】
[0021]圖1為本發明系統架構示意圖；
[0022]圖2為本發明GPRS模塊的電路原理圖；
[0023]圖3為本發明系統流程圖。
【具體實施方式】
[0024]下面結合附圖和具體實施例對本發明作進一步描述。
[0025]如圖1所示，為本發明的系統架構示意圖。系統包括GPS/Zigbee組合定位模塊、單片機、GPRS模塊和遠程服務器。GPS/Zigbee組合定位模塊用于實現充電粧的實時定位，單片機負責將GPS/Zigbee組合定位模塊發送來的充電粧位置數據通過控制GPRS模塊發送至遠程服務器端，遠程服務器安裝有Google Earth，Google Earth負責進一步將充電粧進行實景處理。
[0026]1、GPS/Zigbee 組合定位模塊:
[0027]在地理環境較為復雜的地區，建立若干具有固定位置的Zigbee節點組成的Zigbee通信系統，在定位區域圖上，對每一個網絡節點的位置加以標識。分別對GPS測量的軌跡和Zigbee環境下的測量軌跡進行采樣，定位軌跡選取過程如下:
[0028](I)在GPS信號和Zigbee信號同時存在且信號較好的情況下，通過對噪聲強度等綜合情況的判定，選取定位效果較好的軌跡。
[0029](2)在GPS無信號或信號不好且Zigbee信號較好的情況下，選取Zigbee的定位軌跡。
[0030](3)在Zigbee無信號或信號不好且GPS信號較好的情況下，選取GPS的定位軌跡。
[0031](4)在GPS和Zigbee的定位效果都不理想或無法定位時，利用擴展卡爾曼濾波方式遞推。但考慮實際情況，Kalman遞推長度需要限制，尤其是在軌跡轉彎的時候。
[0032]GPS與Zigbee無縫組合定位的過程為:①由于GPS是WGS-84坐標系，Zigbee是ECEF坐標系，兩者的坐標系不同，因此需要先將兩者的坐標系進行統一先輸入GPS和Zigbee的理想軌跡，再分別輸入加噪后的GPS軌跡和Zigbee軌跡，并用擴展卡爾曼濾波對單獨的軌跡數據進行處理；③將兩者分別用濾波處理后的軌跡進行融合，再用擴展卡爾曼濾波進行處理。在線性、高斯情況下的卡爾曼濾波，由均值和協方差構成的充分統計量的遞推計算是最簡單可行的狀態估計濾波.在具有非高斯隨機變量的線性系統情況下，比如GPS與Zigbee定位系統動態模型和測量模型，同樣簡單的遞推式產生的近似均值和協方差，即為最佳線性估計。因此，對非線性系統，需要類似的結構。這種情況下，可以采取非線性的濾波算法，比如EKF。EKF是在卡爾曼濾波的基礎上針對非線性系統提出的一種改進方式。它在估計過程中利用系統的狀態方程和觀測方程的統計特性形成濾波算法，主要是將非線性模型線性化，更多地利用了系統前后的狀態信息，實際上是一種最優估計方法。
[0033]2、處理單元:
[0034]本發明中的處理單元采用Microchip公司的PIC24FV301單片機，組合定位終端系統在上電復位以后，對單片機微控制器進行初始化后，設置看門狗溢出時間，然后單片機微控制器進入睡眠模式，在看門狗到達溢出時間后，將單片機微控制器從睡眠模式中喚醒。判斷R13 口輸出電平