校車安全定位系統的制作方法
【技術領域】
[0001] 本實用新型屬于電子信息技術領域，具體涉及一種校車安全定位系統。
【背景技術】
[0002] 中國是一個人口大國，也是一個教育大國。然而據我國審計局統計，我國僅只有 7%的縣中小學是配備校車的，而且，從2010年至今，我國至少發生了 43起的校車事故，約8 成均有死亡情況，死亡人數達到了 153人，其中多數為幼兒。孩童是我國未來的花朵，也是 一個家庭，一個民族的希望。因此，針對目前頻發的校車事故，是否能夠精確定位，快速地在 校車事故發生后到達事發地點就顯得尤為關鍵了。
[0003] 而在目前汽車定位方面，最普遍的就是GPS定位。但是GPS設備成本高，而且容易 受天氣和位置的影響。例如在某些場合，隧道、混凝土立交橋等GPS信號無法穿透的地方， 使用GPS進行定位是不理想的。而且，我國為多山的國家，很多山區無法使用GPS準確定位。 而如今，ZigBee技術應用廣泛，且成本、功耗低，定位精度較高，它的信號能夠穿透一些惡劣 的環境，傳輸速度也比較快。同時，因為校車的路線固定，安裝ZigBee的參考節點也比較方 便，只需要安裝在固定線路的固定位置，降低了一定的成本。因此，ZigBee在校車安全定位 方面能夠得到理想的效果。
【發明內容】
[0004] 本實用新型的目的是針對目前我國頻發的校車事件，提供一種校車安全定位系 統，校車內裝有一個ZigBee無線終端節點，可通過等距分布在道路一邊的三個參考節點， 根據三邊定位測距的原理和ZigBee信號強度RSSI與距離的關系，確定ZigBee終端節點與 三個參考節點的相對距離及當前校車的位置。
[0005] 本實用新型采用的技術方案是：
[0006] 本實用新型由ZigBee無線定位系統和手機客戶端組成；所述的ZigBee無線定位 系統包括路由器、網絡協調器、ZigBee無線終端節點和等距分布在道路一邊的多個參考節 點；所述的ZigBee無線終端節點裝在校車內；每個參考節點存儲著不同的ID，并將位置ID 發送給路由器；所述的ZigBee無線終端節點根據其與參考節點之間的信號強度RSSI，得出 距離最近的三個參考節點，并分別算出與該三個參考節點的相對距離發送給路由器；所述 的路由器接收各節點的數據并打包數據；所述的網絡協調器先進行信道掃描，接收到路由 器打包的數據后通過串口通訊將數據傳輸給手機客戶端；所述的手機客戶端根據三個參考 節點的位置ID及ZigBee無線終端節點與三個參考節點的相對距離，采用三邊定位法確定 校車的位置，并實時顯示校車的位置數據。
[0007] 所述的網絡協調器通過GSM通信協議與手機客戶端建立連接。
[0008] 所述的手機客戶端包括父母、學校安保人員的手機。
[0009] 本實用新型的有益效果：
[0010] 本實用新型在校車內裝有一個ZigBee無線終端節點，可通過等距分布在道路一 邊的三個參考節點，根據三邊定位測距的原理和ZigBee信號強度RSSI與距離的關系，確定ZigBee終端節點與三個參考節點的相對距離及當前校車的位置；可將校車的具體位置可 視化，并且可以實時動態顯示。ZigBee技術應用廣泛，且成本、功耗低，定位精度較高，它的 信號能夠穿透一些惡劣的環境，傳輸速度也比較快。當校車長時間停止不動，或是數據傳輸 異常時，父母或是學校安保人員便可迅速通知救援人員，并可根據手機客戶端顯示的位置， 最快到達事發地，減少孩童的傷亡情況。
【附圖說明】
[0011] 圖1為本實用新型的系統結構框圖；
[0012] 圖2為本實用新型中手機客戶端實時顯示校車位置的示意圖；
[0013] 圖3為本實用新型應用三邊定位法的原理圖。
【具體實施方式】
[0014] 下面結合附圖及實施例對本實用新型作進一步說明。
[0015] 如圖1所示，校車安全定位系統，由ZigBee無線定位系統和手機客戶端4組成； ZigBee無線定位系統包括路由器、網絡協調器1、ZigBee無線終端節點3和等距分布在道 路一邊的參考節點；ZigBee無線終端節點3裝在校車2內；每個參考節點存儲著不同的ID， 并將位置ID發送給路由器，用于確定地理位置；ZigBee無線終端節點3根據其與參考節點 之間的信號強度RSSI，得出距離最近的三個參考節點，并分別算出與該三個參考節點的相 對距離發送給路由器；路由器接收各節點的數據并打包數據；網絡協調器1先進行信道掃 描，接收到路由器打包的數據后通過串口通訊將數據傳輸給手機客戶端4 ;手機客戶端4根 據三個參考節點的位置ID及ZigBee無線終端節點3與三個參考節點的相對距離，采用三 邊定位法確定當前校車的位置，并通過APP實時顯示位置數據。
[0016] 如圖1和2所示，手機客戶端可實時顯示小車的動態位置，其中，參考節點A、B、C、 D的相距均設為300m。當校車駛入道路時，手機切換至道路的地圖模式中。校車在位置5 時，即校車駛入參考節點A和參考節點B之間，ZigBee無線終端節點3便會根據其與參考節 點之間的信號強度RSSI，得出與參考節點A、B、C的相對距離并發送給路由器，路由器將參 考節點A、B、C的位置數據及ZigBee無線終端節點3與參考節點A、B、C的相對距離數據打 包給網絡協調器1，網絡協調器1通過串口通訊將數據傳輸給手機客戶端4,手機客戶端采 用三邊定位法確定當前校車的位置，并顯示出校車的具體位置信息。當校車駛離這段路之 后，在位置6時，即校車駛入參考節點B、C之間且過了B、C中點后，手機客戶端又根據參考 節點B、C、D的位置及ZigBee無線終端節點3與參考節點B、C、D的相對距離確定和顯示當 前校車的位置信息。當校車在位置7時，即校車駛入參考節點C、D之間且過了C、D中點后， 手機客戶端又根據參考節點C、D及下一個參考節點的位置信息，可以實時動態顯示小車的 位置。
[0017] 如圖3所示，校車定位的三邊定位法。ZigBee無線終端節點3與參考節點的信號 強度RSSI隨距離增加而減弱，具體公式如下：
[0018]
[0019] 其中，η為路徑損耗指數，與周邊環境有關；Χδ是標準差為δ的正態隨機變量；d。 為設定的參考距離；P(d。）為參考位置的信號強度。
[0020] 根據這個關系，便可由信號減弱的程度得出ZigBee無線終端節點3與對應三個參 考節點之間的相對距離。假設參考節點A設定的位置為（XI，Y1)，參考節點B設定的位置為 (X2,Y2)，參考節點C設定的位置為（X3,Y3)，校車所帶的ZigBee無線終端節點3所在位置 〇點（X，Y)未知。根據三個參考節點的位置及校車到三個參考節點的相對距離即可由三邊 定位法確定ZigBee無線終端節點3的位置坐標，圖3中三個圓的交點即為校車的位置（X， Y)。
【主權項】
1. 校車安全定位系統，由ZigBee無線定位系統和手機客戶端組成，其特征在于：所述 的ZigBee無線定位系統包括路由器、網絡協調器、ZigBee無線終端節點和等距分布在道路 一邊的多個參考節點；所述的ZigBee無線終端節點裝在校車內；每個參考節點存儲著不同 的ID，并將位置ID發送給路由器；所述的ZigBee無線終端節點根據其與參考節點之間的 信號強度RSSI，得出距離最近的三個參考節點，并分別算出與該三個參考節點的相對距離 發送給路由器；所述的路由器接收各節點的數據并打包數據；所述的網絡協調器先進行信 道掃描，接收到路由器打包的數據后通過串口通訊將數據傳輸給手機客戶端；所述的手機 客戶端根據三個參考節點的位置ID及ZigBee無線終端節點與三個參考節點的相對距離， 采用三邊定位法確定校車的位置，并實時顯示校車的位置數據。2. 根據權利要求1所述的校車安全定位系統，其特征在于：所述的網絡協調器通過GSM 通信協議與手機客戶端建立連接。3. 根據權利要求1所述的校車安全定位系統，其特征在于：所述的手機客戶端包括父 母、學校安保人員的手機。
【專利摘要】本實用新型公開了一種校車安全定位系統。校車使用GPS定位不理想。本實用新型的ZigBee無線終端節點裝在校車內；每個參考節點將位置ID發送給路由器；ZigBee無線終端節點根據其與參考節點間的信號強度得出距離最近的三個參考節點，并算出與該三個參考節點的相對距離發送給路由器；路由器接收各節點的數據并打包；網絡協調器先進行信道掃描，接收到路由器打包的數據后通過串口通訊將數據傳輸給手機客戶端；手機客戶端根據三個參考節點的位置ID及ZigBee無線終端節點與三個參考節點的相對距離，采用三邊定位法確定并實時顯示校車的位置數據。本實用新型采用ZigBee技術定位校車，精度高，減少孩童的傷亡情況。
【IPC分類】G01S5/02
【公開號】CN205067726
【申請號】CN201520822666
【發明人】張壽豐, 高金鳳
【申請人】浙江理工大學
【公開日】2016年3月2日
【申請日】2015年10月22日