CN102387467A - 基于ZigBee协议的个人物品管理系统 - Google Patents
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Abstract
一种基于ZigBee协议的个人物品管理系统,包括多个和物品(3)连接的挂件设备(1),以及一个随身设备(2);在工作状态下,所述挂件设备(1)通过ZigBee协议以固定频率F和随身设备(2)进行通讯,以报告挂件设备(1)的自身信息M,随身设备(2)根据接收到的挂件设备(1)的信息M,判断挂件设备(2)所连接的物品(3)的位置信息;如果随身设备(2)在一定时间内没有接收到挂件设备(1)发来的信息M,则随身设备(2)发出报警提示音。通过本发明所提供的系统,用户可以方便地管理个人物品、寻找物品的位置;同时,提醒物品的主人出门时携带应该携带的物品;在物品丢失或被盗时也可以及时提醒主人。
Description
技术领域
本发明涉及一种个人物品管理系统,具体为一种基于ZigBee协议的个人物品管理系统。
背景技术
Zigbee是IEEE 802.15.4协议的代名词。根据这个协议规定的技术是一种短距离、低功耗的无线通信技术。这一名称来源于蜜蜂的八字舞,由于蜜蜂(bee)是靠飞翔和“嗡嗡”(zig)地抖动翅膀的“舞蹈”来与同伴传递花粉所在方位信息,也就是说蜜蜂依靠这样的方式构成了群体中的通信网络。其特点是近距离、低复杂度、自组织、低功耗、低数据速率、低成本。主要适合用于自动控制和远程控制领域,可以嵌入各种设备。简而言之,ZigBee就是一种便宜的,低功耗的近距离无线组网通讯技术。
在现代生活中,个人随身携带的物品越来越多,例如:手机、钱包、钥匙等。但是,在出门前这些物品经常有可能被忘记,从而导致很多麻烦,甚至导致物品遗落在某处。
发明内容
为了解决物品忘带的问题,本发明提出了一种基于ZigBee协议的个人物品管理系统。
本发明的技术方案如下:
一种基于ZigBee协议的个人物品管理系统(如图1),其特征是,
●所述个人物品管理系统包括多个和物品连接的挂件设备,以及一个随身设备;
●所述挂件设备通过ZigBee协议以固定频率F和随身设备进行通讯,以报告挂件设备的自身信息M,随身设备根据接收到的挂件设备的信息M,判断挂件设备所连接的物品的位置信息;如果随身设备在一定时间内没有接收到挂件设备发来的信息M,则随身设备发出报警提示音。
优选的,所述频率F可以由用户设置。
优选的,所述频率F为1~10秒一次。
优选的,所述频率F为2秒一次。
特别的,所述个人信息M包括物品或挂件设备本身的编号和位置,所述编号在系统内是唯一的。
优选的,所述随身设备根据不同的信息M发出不同的报警提示音。
优选的,所述随身设备带有显示屏,用于显示与挂件设备关联的物品信息。
优选的,所述随身设备和计算机连接,所述计算机用于控制随身设备需要管理的物品以及显示物品信息,所述物品指和挂件设备关联的物品。
特别的,当随身设备和计算机相连时,用户通过网络远程定位物品的位置,所述物品和挂件设备相连。
特别的,所述挂件设备和随身设备采用TI公司的CC2431的ZigBee芯片。
优选的,针对CC2431无线定位引擎只能进行二维定位的缺陷,本发明提出了采用三角测量法与CC2431无线定位引擎相结合的方法对物品进行三维定位,即首先得到三角测量法与CC2431无线定位引擎计算的两个(X,Y)坐标值,然后取这两个坐标的均值,Z坐标由三角测量法确定。
本发明的有益效果:通过本发明所提供的系统,用户可以方便地管理个人物品、寻找物品的位置;同时,提醒物品的主人出门时携带应该携带的物品;在物品丢失或被盗时也可以及时提醒主人。
附图说明
图1是本发明系统示意图。其中:1-挂件设备;2-随身设备;3-物品。
图2是本发明求坐标的算法示意图。
具体实施方式
本发明的实施方式如下(如图1):
(1)为需要管理的每个物品3,提供一个挂件设备1与之相连,并给所述挂件设备1设定唯一的标识码。
(2)在随身设备2上,设定哪些物品需要保持随身状态(即关注物品),即能收到对应的物品挂件设备1发出的信号;该随身设备2上可以有显示屏,用于显示物品信息;随身设备2上也可以有设置部件,用于设置其关注的物品3,所述物品3和挂件设备1相连。
(3)挂件设备1以固定频率(如1~10秒一次,该时间可以设置,优选为2秒一次)发送自身信息(包括设备和/或物品的唯一编号、自身位置等)给随身设备2,若随身设备2在一定时间(该时间段应大于挂件设备的信息发送频率对应的时间段,优选为发送频率时间段的1.5~5倍)内没有收到某挂件设备1发来的信号,则发出报警音(可以根据不同的挂件设备发出不同的报警音),以提示主人该物品不在身边。
(4)主人在家时,可以将随身设备连接在电脑上,查看物品挂件设备1所在的位置(该位置可以是挂件设备1与随身设备2的直线距离,也可以是表示空间位置的三维坐标或图形);同时,主人可以通过电脑对挂件设备1和随身设备2进行设置,如:设置挂件设备的标识符、信息发送频率等;随身设备的关注物品、过期报警时间段、各种物品对应的报警声音(报警音可以相同,也可以不同)等。
(5)主人离家时,随身携带随身设备2,如果途中或者在外某处有某些挂件设备1丢失,则随身设备2会及时报警提示,使得主人可以避免物品被盗或者遗落于某处。
(6)也可以把各物品(连接挂件设备1)放在某处,同时把随身设备2通过USB接口连接在该处的计算机上,该计算机连接网络。这样,用户就可以通过网络远程监控物品的位置。这种应用方式也可以用于贵重物品的监控,例如博物馆馆藏等。
上述步骤(4)中所述的三维坐标也可以是相对于房间中某固定位置的绝对坐标,实现时需要在房间中布置至少4个定位设备。
本发明的实施例的挂件设备和随身设备采用TI公司的CC2431的ZigBee芯片。
针对CC2431无线定位引擎只能进行二维定位的缺陷,本发明提出了采用三角测量法与CC2431无线定位引擎相结合的方法,实现了三维定位的功能,即首先得到三角测量法与CC2431无线定位引擎计算的两个(X,Y)坐标值,然后取这两个坐标的均值,Z坐标由三角测量法确定。
三角测量法是一种常用的目标定位方法,它用多个点与目标之间的距离来计算目标的坐标位置。在一个二维坐标系统中,最少需要3个参考点的距离才能唯一确定一点的坐标。
如图2所示,节点m的坐标未知,参考点a1,a2,a3的坐标以及它们到m的距离已知。由m到a1的距离为R1能够推出位置是在以a1为中心、R1为半径的圆上;同样也能推出m位于以a2为中心、R2为半径的圆上,同时m位于以a3为中心、R3为半径的圆上。这3个圆恰好相交于一个确定的点,于是就可以计算出唯一确定的m的坐标位置。而在一个三维坐标系统中,则需要加入第4个参考点a4。
上述四个参考点坐标和到节点m的距离是通过在房间中固定安装的至少四个定位设备测量得到的;所述四个参考点坐标指的是四个定位设备本身的坐标,节点m指需要测量位置的挂件设备;一般地,用四个定位设备即可,但是,为了提高测量精度,可以安装多于4个定位设备,这样,可以每四个一组进行测量求均值。
一般地,三角测量问题可以阐述为:给定一组参考节点xi,yi,zi和一组距离测量ri,通过下面的等式来解出未知的ux,uy,uz。
r1 2=((x1-ux)2+(y1-uy)2+(z1-uz)2)
r2 2=((x2-ux)2+(y2-uy)2+(z2-uz)2)
r3 2=((x3-ux)2+(y3-uy)2+(z3-uz)2)
r4 2=((x4-ux)2+(y4-uy)2+(z4-uz)2)
式中的(xi,yi,zi)是已知节点i的三维坐标,(ux,uy,uz)是未知节点的坐标,ri是节点i到未知节点的距离。
在上式中,除最后一行外,每一行都减去最后一行,并进行线性变换,结果如下:
AU=B
采用最小二乘法,即可解出U(ux,uy,yz):U=(A′A)-1×A′B。其中A′表示A的逆矩阵。
需要注意的是,本发明虽然采用了ZigBee协议,但是很明显,采用类似的技术(如蓝牙、wifi等)都是可以的。
Claims (10)
1.一种基于ZigBee协议的个人物品管理系统,其特征是,
●所述个人物品管理系统包括多个和物品(3)连接的挂件设备(1),以及一个随身设备(2);
●所述挂件设备(1)通过ZigBee协议以固定频率F和随身设备(2)进行通讯,以报告挂件设备(1)的自身信息M,随身设备(2)根据接收到的挂件设备(1)的信息M,判断挂件设备(2)所连接的物品(3)的位置信息;如果随身设备(2)在一定时间内没有接收到挂件设备(1)发来的信息M,则随身设备(2)发出报警提示音。
2.如权利要求1所述的个人物品管理系统,其特征是,所述频率F由用户设置,F的取值为1~10秒一次。
3.如权利要求2所述的个人物品管理系统,其特征是,所述频率F为2秒一次。
4.如权利要求1所述的个人物品管理系统,其特征是,所述个人信息M包括物品(3)或挂件设备(1)本身的编号和位置,所述编号在系统内是唯一的。
5.如权利要求1所述的个人物品管理系统,其特征是,所述随身设备(2)根据不同的信息M发出不同的报警提示音。
6.如权利要求1所述的个人物品管理系统,其特征是,所述随身设备(2)带有显示屏,用于显示与挂件设备(1)关联的物品(3)信息。
7.如权利要求1所述的个人物品管理系统,其特征是,所述随身设备(2)和计算机连接,所述计算机用于控制随身设备(2)需要管理的物品(3)以及显示物品信息,所述物品(3)指和挂件设备关联的物品。
8.如权利要求7所述的个人物品管理系统,其特征是,当随身设备(2)和计算机相连时,用户通过网络远程定位物品(3)的位置,所述物品(3)和挂件设备(1)相连。
9.如权利要求1所述的个人物品管理系统,其特征是,所述挂件设备(1)和随身设备(2)采用TI公司的CC2431的ZigBee芯片。
10.如权利要求9所述的个人物品管理系统,其特征是,采用三角测量法与CC2431无线定位引擎相结合的方法对物品进行三维定位,即首先得到三角测量法与CC2431无线定位引擎计算的两个(X,Y)坐标值,然后取这两个坐标的均值,Z坐标由三角测量法确定。
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