CN101382591B - 一种使用无线传感器网络的车库定位系统 - Google Patents
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Abstract
本发明属于无线传感器网络技术领域，具体为一种使用无线传感器网络的车库定位系统。该系统包括车载终端，手持终端和无线传感器网络三部分。该系统使用一对无线通信模块建立起车辆和车主之间的通信关系，同时利用无线传感器网络进行定位，并将定位信息发送给车主。本系统能够在较大的车库或者类似的没有明显标识的环境中帮助车主快速找到自己的车辆。
Description
技术领域
本发明属于无线传感器网络技术领域，具体涉及一种车库定位系统，尤其涉及一种使用无线传感器网络的车库定位系统。
背景技术
无线传感器网络是指由一系列传感器通过无线通信的方式组成的局域网络，它具有分布式广，使用灵活，获取数据全面方便等等优势，目前在军事、科学、环境、医疗等等方面正起着日益重要的作用。定位功能是无线传感器网络的最重要的功能之一，通过多个传感器对目标的距离测量，结合几何拓扑图形，便可以精确地推算出目标的位置信息。
目前用于车辆定位的电子系统局限于GPS系统和DR系统两种，而这两种系统适合于较大范围内的，结合电子地图的车辆导航定位(例如定位误差允许大于+/-10米以上)，并且不适合在有遮挡物的地方(例如室内，地下停车场等等)使用。近年来，有一些其它系统利用手机机站进行定位，该种系统不适合在机站信号不好的地方，或者没有机站的偏远地区进行定位。
发明内容
本发明的目的在于提出一处定位精度高、使用范围广的车库定位系统。
本发明提出的车库定位系统，包括如下组成部分：
(4)车载(终端)模块；
(5)手持(终端)模块；
(6)用于定位的无线传感器网络。
(一)所述的车载模块安装在所需要定位的车辆上。该模块拥有如下功能模块：
(4)与手持模块进行通信；
(5)测量与手持模块之间的距离；
(6)与周围的传感器网络进行交互；
其中所述的与手持模块进行通信是采用数字通信方式。车载模块和手持模块之间不仅能够相互收发音频数据，还能收发其它包括短信、视频、电子地图等等在内的多种数字信息。通过交互，车主可以通过手持模块向车载模块询问车辆位置，车载模块则可以根据手持模块的要求向车主反馈车辆位置信息，并指导车主行进以迅速找到车辆。
所述的测量车载模块和手持模块之间距离，其方法基于判断无线信号的强弱来进行。
所述的与周围的传感器网络进行交互是指车载模块与周围的传感器网络采用无线通信的方式进行交互，车载模块与周围的传感器网络之间可以收发包括短信、视频、电子地图等等在内的多种形式的数据。车载模块可以向传感器网络发送请求询问自身位置，之后等待接收从传感器网络发送来的自身位置信息。
(二)所述的手持模块由车主随身携带。该模块具有如下功能模块：
(4)与车载模块进行通信；
(5)配合车载模块测量手持模块到车载模块的距离；
(6)与周围的传感器网络进行交互。
其中所述的与车载模块进行通信采用数字通信方式。通过交互，车主可以通过手持模块向车载模块询问车辆位置，并接收显示车载模块发来的车辆位置信息。
所述的与周围的传感器网络进行交互是指手持模块与周围的传感器网络采用无线通信的方式进行交互，因此与周围的传感器网络之间可以收发多种形式的数据。手持模块可以向传感器网络发送请求询问自身位置，之后等待接收从传感器网络发送来的自身位置信息。
(三)所述的用于定位的无线传感器网络。该模块具有如下功能模块：
(3)对车载模块和手持模块进行定位；
(4)与手持模块和车载模块进行交互。
其中所述的对车载模块和手持模块进行定位，是使用无线传感器网络定位方法，通过几何拓扑方法实现。具体定位方法如下：
图4为无线传感器网络定位方法的说明。图中A，B和C为传感器网络中的三个传感器，P为需要定位的目标。假设三个传感器A，B和C测量自身到P的距离分别为r1，r2和r3，则可以画出如图4所示的三个圆，圆心分别为传感器A，B和C所在位置，圆半径分别为r1，r2和r3，而这三个圆的交点就是P的位置。
所述的与手持模块和车载模块进行交互是指无线传感器网络接收手持模块或车载模块发来的定位要求，完成定位后将结果返回给手持模块或车载模块。
本发明的车辆定位系统在周围没有传感器网络的时候也能辅助定位。在没有传感器网络的时候，车载模块与手持模块使用无线方法测量两者之间距离，并将测量结果提供给手持模块(车主)，在车主行进过程中，不断提醒车主手持模块与车载模块之间的距离变化，从而帮助车主找到车辆位置。
与已有的车辆定位系统相比，本发明的系统定位精度高，即使在室内甚至地下室等等没有GPS和机站信号的地方也能使用。同时车载模块和手持模块均与用户有人性化的交互功能，使得在范围巨大路标不明显的停车场中寻找自己的车辆变得非常方便。
附图说明
图1为车载终端和手持终端模块结构图示。
图2为传感网络中一个节点的结构图示。
图3为系统工作流程图示。
图4为无线传感器网络定位方法图示。
图5为车库定位系统工作示意图。
图6为周围没有传感器网络的情况。
具体实施方式
下面结合附图对系统实施方式作详细说明。
图1为车载终端和手持终端模块结构示意图。由图可见，车载模块和手持模块均由两部分组成：一是ARM处理器，负责控制该模块运行；二是无线收发模块，负责与整个系统中的其他模块通信。
图2为传感器网络中的一个节点的结构示意图。一个节点主要也由两部分构成：一是8031微处理器，负责控制该节点；二是无线收发模块，负责与网络中的其他节点通信，也同车载模块和手持模块进行通信。
图3为整个系统工作流程图。首先由车主通过手持模块，发送“定位请求”给周围的传感器网络，同时也发送给车载模块。此时，若车主周围有传感器网络，该网络便对车主(手持模块)进行定位，并将结果发送到手持终端，这样车主就知道了自身位置。与此同时，车载模块在接收到手持模块发来的“定位请求”之后，一方面测量其与手持模块之间的距离并发送给手持模块，这样车主就知道了车辆与自己的距离；另一方面向车辆周围的传感器网络发送“定位请求”，传感器网络接收到车载模块发送的“定位请求”后，便对车辆进行定位，并将结果返回给车载模块，由车载模块转发给手持模块，这样车主就知道了车辆的确切位置。
图4为无线传感器网络定位方法的图示。图中A，B和C为传感器网络中的三个传感器，P为需要定位的目标。假设传感器A，B和C测量自身到P的距离分别为r1，r2和r3，则可以画出如图4所示的三个圆，圆心分别为传感器A，B和C所在位置，圆半径分别为r1，r2和r3，而这三个圆的交点就是P的位置。
图5为整个车库定位系统的工作示意图。如图所示，车主在面积庞大的车库中，面对着成百上千辆形形色色的车辆，只需要简单地按下“定位请求”按钮，就能够与自己的车辆取得联系，获得其位置信息以及如何到达该位置的信息。
图6显示了车主和车辆周围均无传感器网络的情况。这种情况可能发生在没有安装定位传感器网络的车库或其它场所，或者即使安装了传感器网络，车库中有的地方仍未被网络覆盖到。在这种时候，本发明仍然能够帮助车主迅速找到车辆。本系统能够测量手持终端和车载终端之间的距离，即使这个“距离”是经过障碍物折射后的“折线距离”，如图6中的折线1所示。只要能不断测量这一距离信息，就很容易判断车主在这条路径上是靠近了车辆还是远离了车辆，从而便可以指导车主沿着这条路径上靠近车辆的方向前进，直到找到车辆。如图6中带箭头的虚线所示。图6中A表示车主，B表示该车主的车辆。
Claims (8)
1.一种使用无线传感器网络的车库定位系统，其特征在于：包括如下组成部分：
(1)车载模块；
(2)手持模块；
(3)用于定位的无线传感器网络；
(一)所述的车载模块安装在所需要定位的车辆上，该模块用以：
(1)与手持模块进行通信；
(2)测量与手持模块之间的距离；
(3)与周围的传感器网络进行交互；
(二)所述的手持模块由车主随身携带，用以：
(1)与车载模块进行通信；
(2)配合车载模块测量手持模块到车载模块的距离；
(3)与周围的传感器网络进行交互；
(三)所述的用于定位的无线传感器网络，用以：
(1)对车载模块和手持模块进行定位；
(2)与手持模块和车载模块进行交互。
2.根据权利要求1所述的车库定位系统，其特征在于车载模块中，所述的与手持模块进行通信是采用数字通信方式；车载模块和手持模块之间能够相互收发音频数据，还能收发短信、视频、电子地图的数字信息；通过交互，车主可以通过手持模块向车载模块询问车辆位置，车载模块则可以根据手持模块的要求向车主反馈车辆位置信息，并指导车主行进以迅速找到车辆。
3.根据权利要求1所述的车库定位系统，其特征在于手持模块中，所述的与周围的传感器网络进行交互是指手持模块与周围的传感器网络采用无线通信的方式进行交互，因此与周围的传感器网络之间可以收发多种形式的数据；手持模块可以向传感器网络发送请求询问自身位置，之后等待接收从传感器网络发送来的自身位置信息。
4.根据权利要求1所述的车库定位系统，其特征在于手持模块中，所述的与车载模块进行通信采用数字通信方式，通过交互，车主可以通过手持模块向车载模块询问车辆位置，并接收显示车载模块发来的车辆位置信息。
5.根据权利要求1所述的车库定位系统，其特征在于车载模块中，所述的与周围的传感器网络进行交互是指车载模块与周围的传感器网络采用无线通信的方式进行交互，车载模块与周围的传感器网络之间可以收发短信、视频、电子地图的数据信息，车载模块可以向传感器网络发送请求询问自身位置，之后等待接收从传感器网络发送来的自身位置信息。
6.根据权利要求1所述的车库定位系统，其特征在于用于定位的无线传感器网络中，所述的对车载模块和手持模块进行定位，是使用无线传感器网络定位方法，通过几何拓扑方法实现。
7.根据权利要求1所述的车库定位系统，其特征在于用于定位的无线传感器网络中，所述的与手持模块和车载模块进行交互是指无线传感器网络接收手持模块或车载模块发来的定位要求，完成定位后将结果返回给手持模块或车载模块。
8.根据权利要求1所述的车库定位系统，其特征在于用于定位的无线传感器网络中，在车辆定位系统周围没有传感器网络的时候，车载模块与手持模块使用无线方法测量两者之间距离，并将测量结果提供给手持模块，在车主行进过程中，不断提醒车主手持模块与车载模块之间的距离变化，从而帮助车主找到车辆位置。
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