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一、無(wú)線定位技術(shù)正在走向我們的生活
現(xiàn)在養(yǎng)寵物是很平常的事，小貓、小狗隨處可見，但是這些寵物都能到處跑，一不小心就會(huì)迷失，尋找寵物成了一件費(fèi)心的事情，需要到處貼海報(bào)，登廣告等。但是隨著科技進(jìn)步， 一些新的科技進(jìn)入了我們的生活，很多煩心的事情，就變得很簡(jiǎn)單，看看這個(gè)畫面：
鄰居王太太心愛的小貓失蹤了，王太太好像也不很著急，從口袋里掏出一個(gè)小小的，像手機(jī)一樣的東西，有個(gè)小小的彩色屏幕，老太太那這個(gè)小東西， 好像一個(gè)“魔鏡”一樣， 看到屏幕上一個(gè)彩色的小球在移動(dòng)，老太太一邊念叨著“好個(gè)小東西，看你往哪里跑”一邊在屏幕指引下，很快在很遠(yuǎn)的地方找到了自己的小花貓，鄰居看見那個(gè)小花貓前腿上，固定了個(gè)小小的特制塑料牌大小的東西……
再看看這些鏡頭：
你去商場(chǎng)想要為另一半尋找最合適的生日禮物，該從那里著手？其實(shí)很簡(jiǎn)單，只要拿出行動(dòng)電話或PDA搜尋禮品區(qū)，行動(dòng)裝置就會(huì)顯示賣場(chǎng)地圖，并且告訴消費(fèi)者往那個(gè)方向走，當(dāng)消費(fèi)者穿過(guò)賣場(chǎng)時(shí)，還會(huì)顯示可能感到興趣的東西……
繁忙的礦井深處，一聲巨響礦井里漆黑一片，可是遍布井下的低功耗無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，卻能準(zhǔn)確的找到每一個(gè)被困井下的礦工的精確位置，因?yàn)槊總�(gè)礦工，都有一顆特制的鈕扣，里面有一個(gè)無(wú)線定位芯片……有了這些實(shí)時(shí)準(zhǔn)確的信息，救援工作有條不紊地進(jìn)行……
繁忙的急救中心，正在搶救一位重病患，時(shí)間就是生命，需要一種特殊的醫(yī)療儀器，但是手術(shù)室一時(shí)沒有發(fā)現(xiàn)，護(hù)士在電腦中，輸入該儀器的名字，幾秒鐘時(shí)間，電腦屏幕上，就準(zhǔn)確顯示出該儀器的位置，這是因?yàn)槊颗_(tái)儀器上，都有一個(gè)無(wú)線定位芯片，在需要時(shí)你可以準(zhǔn)確發(fā)現(xiàn)該儀器在醫(yī)院中的精確位置。
正像GPS衛(wèi)星無(wú)線定位技術(shù)快速普及一樣，全新的許多以無(wú)線單片機(jī)為核心的新興無(wú)線定位技術(shù)，已經(jīng)開始嶄露頭角，TI公司的CC2431芯片和ZigBee技術(shù)聯(lián)手打造的新型無(wú)線定位技術(shù)，就是這些技術(shù)中比較優(yōu)秀的一種。
采用該項(xiàng)新技術(shù)實(shí)現(xiàn)無(wú)線定位，具有更低的成本，精度更高（3米以下）定位精度，能夠在室內(nèi)，倉(cāng)庫(kù)等環(huán)境下可靠工作等無(wú)可比擬的優(yōu)點(diǎn)，在嵌入式無(wú)線領(lǐng)域中，引起了廣泛重視。
二、ZigBee無(wú)線定位技術(shù)原理
德州儀器(TI)ZigBee無(wú)線射頻元件CC2431所含的定位引擎(Location Engine)就像是室內(nèi)全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)(GPS)，利用ZigBee2006網(wǎng)絡(luò)的無(wú)線射頻基礎(chǔ)設(shè)施計(jì)算物品或人員的位置。
相較于GPS系統(tǒng)，把定位引擎和微控制器(MCU)全部整合至單晶片射頻收發(fā)器，不僅耗電量遠(yuǎn)少于GPS硬體，成本更不到其十分之一，且無(wú)論在室內(nèi)或室外，只要有ZigBee網(wǎng)絡(luò)的地方就能使用。常見應(yīng)用包括從屋內(nèi)不同房間移動(dòng)時(shí)，遙控開燈或關(guān)燈；裝運(yùn)碼頭的貨柜追蹤，以及從網(wǎng)站追蹤特定設(shè)備。定位引擎還能簡(jiǎn)化無(wú)線網(wǎng)絡(luò)設(shè)定，能在新設(shè)備加入網(wǎng)路時(shí)找出其所在位置。
多數(shù)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)都需一套方法判斷網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的位置，所以使用者必須在安裝時(shí)決定應(yīng)該互相交換的資料，以及應(yīng)與中央資料搜集點(diǎn)互傳資料的節(jié)點(diǎn)。市場(chǎng)上許多解決方案透過(guò)軟體計(jì)算網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)位置，這類系統(tǒng)的節(jié)點(diǎn)讀取位置計(jì)算所需的參數(shù)，然后把資訊送到中央資料搜集點(diǎn)，算出位置后再傳回給節(jié)點(diǎn)，這個(gè)過(guò)程的運(yùn)算量很龐大，須用到個(gè)人電腦或高效能微控制器。
這種計(jì)算位置的方式僅對(duì)小型網(wǎng)絡(luò)和少數(shù)節(jié)點(diǎn)有用，因?yàn)閳?zhí)行計(jì)算所需的網(wǎng)絡(luò)流量會(huì)隨著節(jié)點(diǎn)數(shù)目的指數(shù)增加。高流量負(fù)載和頻寬不足讓這套方法只能用于電池供電的網(wǎng)絡(luò)，可利用分布式定位計(jì)算解決這個(gè)問題，可先讓網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)找出多個(gè)已知位置且距離最近的參考節(jié)點(diǎn)，然后根據(jù)參考節(jié)點(diǎn)傳來(lái)的資訊計(jì)算本身的位置，因此，網(wǎng)絡(luò)流量將只出現(xiàn)在待測(cè)節(jié)點(diǎn)(Blind Node)連接范圍內(nèi)的節(jié)點(diǎn)。另外，由于網(wǎng)絡(luò)流量只會(huì)隨待測(cè)節(jié)點(diǎn)的數(shù)目等比例增加，所以同一個(gè)網(wǎng)絡(luò)可有很多個(gè)待測(cè)節(jié)點(diǎn)。
定位引擎會(huì)根據(jù)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)里，相鄰無(wú)線裝置傳來(lái)的接收訊號(hào)強(qiáng)度指標(biāo)(RSSI)計(jì)算自己的位置。隨著環(huán)境不同，兩臺(tái)無(wú)線裝置之間的RSSI訊號(hào)會(huì)有很大差異，舉例來(lái)說(shuō)，若有人在兩臺(tái)無(wú)線裝置的中間走過(guò)，接收訊號(hào)就可能減少30dBm，為彌補(bǔ)這么大的差異，定位引擎最多會(huì)根據(jù)十六臺(tái)無(wú)線裝置傳來(lái)的RSSI值進(jìn)行計(jì)算，以便得到精確的位置，這種做法的邏輯是利用多個(gè)節(jié)點(diǎn)求取平均值，即可將RSSI的變異量消除。
在無(wú)線射頻網(wǎng)絡(luò)里，已知位置的定位引擎無(wú)線裝置稱為參考節(jié)點(diǎn)(Reference Nodes)，須要計(jì)算其位置的節(jié)點(diǎn)稱為待測(cè)節(jié)點(diǎn)。參考節(jié)點(diǎn)與待測(cè)節(jié)點(diǎn)之間唯一須要傳送的資訊就是參考節(jié)點(diǎn)的X和Y坐標(biāo)。定位引擎會(huì)根據(jù)參考節(jié)點(diǎn)傳來(lái)的信息測(cè)量RSSI值，配合所收到的X和Y坐標(biāo)計(jì)算其位置。
有些定位引擎應(yīng)用須安裝多個(gè)參考節(jié)點(diǎn)，作為基礎(chǔ)設(shè)施架構(gòu)的一部分。 ZigBee技術(shù)提供家庭、辦公室和工業(yè)應(yīng)用無(wú)線遙控能力，可廣泛用于家庭和工業(yè)自動(dòng)化應(yīng)用，且會(huì)有更多ZigBee裝置安裝到建筑物的基礎(chǔ)設(shè)施，使ZigBee技術(shù)更普及化。
典型的辦公室環(huán)境可能會(huì)利用ZigBee應(yīng)用裝置控制每間辦公室和會(huì)客室的空調(diào)設(shè)備及含有溫度感測(cè)器的交流電源管線，每個(gè)房間還可能有ZigBee控制的電燈開關(guān)及設(shè)施，這些不同的設(shè)備很容易就能當(dāng)作定位引擎的參考節(jié)點(diǎn)使用，一般而言，ZigBee無(wú)線裝置只需不到1KB的程式，就能擔(dān)任ZigBee2006協(xié)定堆疊之上的參考節(jié)點(diǎn)。定位引擎能搜集三至十六個(gè)參考節(jié)點(diǎn)的資料，再利用這些資料計(jì)算位置，其若收到超過(guò)十六個(gè)節(jié)點(diǎn)的資料，會(huì)根據(jù)這些參考節(jié)點(diǎn)的位置排序，然后使用前面十六個(gè)節(jié)點(diǎn)的RSSI值。
三、如何開發(fā)無(wú)線定位技術(shù)
開發(fā)無(wú)線定位技術(shù)很困難嗎? 回答是：不然，只要你具有單片機(jī)方面的基本基礎(chǔ)，加上比較熟悉C語(yǔ)言，你就具有了開發(fā)無(wú)線定位系統(tǒng)的基礎(chǔ)，當(dāng)然另外一個(gè)必須的條件，你需要選擇一套自己的無(wú)線定位開發(fā)系統(tǒng)，
這套系統(tǒng)應(yīng)該滿足下面的條件：
1)需要比較詳細(xì)的教材，能夠讓你學(xué)習(xí)相關(guān)入門的無(wú)線和無(wú)線定位技術(shù)基礎(chǔ)知識(shí)，目前很少有芯片制造公司愿意投資去開發(fā)這方面的詳細(xì)教材和教程。
2)一套可以實(shí)際動(dòng)手的實(shí)驗(yàn)裝置，和上面的教材相結(jié)合，指導(dǎo)讀者一步一步通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證教材上的原理，獲得實(shí)際動(dòng)手開發(fā)無(wú)線定位產(chǎn)品的經(jīng)驗(yàn)。
3)相關(guān)的軟件源代碼實(shí)例，包括如何使用ZigBee通訊協(xié)議，數(shù)據(jù)效驗(yàn)，無(wú)線通訊算法，網(wǎng)絡(luò)組織，相關(guān)無(wú)線定位的實(shí)現(xiàn)等等，讓使用者可以模仿這些代碼來(lái)開始學(xué)習(xí)過(guò)程。
4)實(shí)驗(yàn)裝置要有比較直觀的顯示單元和執(zhí)行部件，傳感器等。讓學(xué)習(xí)者能以直觀的方式，很容易的觀察無(wú)線通訊和無(wú)線網(wǎng)絡(luò)和無(wú)線定位的實(shí)際運(yùn)行效果，克服沒有高頻實(shí)驗(yàn)設(shè)備對(duì)學(xué)習(xí)帶來(lái)的困難。
5)需要必須的開發(fā)，編譯，下載，調(diào)試工具。配合進(jìn)行實(shí)驗(yàn)代碼的下載運(yùn)行和實(shí)際進(jìn)行無(wú)線產(chǎn)品開發(fā)。
6)需要平民化的價(jià)格，任何感興趣的工程師和單位能買得起。
目前市場(chǎng)上原廠提供的CC2431開發(fā)系統(tǒng)不但價(jià)格高昂（$2000美元），而且關(guān)鍵的顯示部分是字符LCD，不能顯示漢字，更為缺陷的是，沒有配套的教程和詳細(xì)中文教材支持，使你在進(jìn)行復(fù)雜CC2431無(wú)線定位技術(shù)開發(fā)上，更加困難。（國(guó)內(nèi)也有廠家在號(hào)稱推出了這樣的“原廠設(shè)計(jì)”的系統(tǒng)），但是這些仿制的“原廠設(shè)計(jì)系統(tǒng)”，也同時(shí)仿制了原廠系統(tǒng)的毛病-沒有配套的教程和詳細(xì)中文教材支持，沒有技術(shù)支持! 而且這些“工作室”、“山寨小作坊“所仿制系統(tǒng)的質(zhì)量和服務(wù)也讓人止步。
目前，國(guó)內(nèi)在嵌入式教材出版方面久負(fù)盛名的北航出版社和國(guó)內(nèi)在這個(gè)領(lǐng)域最有實(shí)力的成都無(wú)線龍通訊科技公司合作，共同出版了8本詳細(xì)實(shí)用的無(wú)線單片機(jī)技術(shù)叢書，徹底解決了學(xué)習(xí)無(wú)線，ZigBee無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，無(wú)線定位系統(tǒng)配套的教程和詳細(xì)中文教材的問題，目前已經(jīng)被清華大學(xué)，中山大學(xué)等數(shù)十家大學(xué)選為教材。
其中< ZigBee 2006無(wú)線網(wǎng)絡(luò)和無(wú)線定位實(shí)戰(zhàn)>一書，采用通俗的語(yǔ)言，豐富的實(shí)驗(yàn)代碼，完全配合無(wú)線龍通訊科技公司自主開發(fā)的，和ZigBee 2006完全兼容的CC2431高質(zhì)量無(wú)線定位開發(fā)平臺(tái)。實(shí)現(xiàn)了無(wú)線定位系統(tǒng)的開發(fā)設(shè)計(jì)的完全解決方案，為任何希望開發(fā)無(wú)線單片機(jī)，開發(fā)無(wú)線定位的人，提供了入門，學(xué)習(xí)開發(fā)無(wú)線定位系統(tǒng)的完整，低價(jià)格，高可靠解決方案。
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