CN102387467A

CN102387467A - 基于ZigBee协议的个人物品管理系统

Info

Publication number: CN102387467A
Application number: CN2011103142123A
Authority: CN
Inventors: 张云鹤; 黄今慧
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2011-10-17
Filing date: 2011-10-17
Publication date: 2012-03-21

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

基于ZigBee协议的个人物品管理系统

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x_i，y_i，z_i和一组距离测量r_i，通过下面的等式来解出未知的u_x，u_y，u_z。

r₁ ²＝((x₁-u_x)²+(y₁-u_y)²+(z₁-u_z)²)

r₂ ²＝((x₂-u_x)²+(y₂-u_y)²+(z₂-u_z)²)

r₃ ²＝((x₃-u_x)²+(y₃-u_y)²+(z₃-u_z)²)

r₄ ²＝((x₄-u_x)²+(y₄-u_y)²+(z₄-u_z)²)

式中的(x_i，y_i，z_i)是已知节点i的三维坐标，(u_x，u_y，u_z)是未知节点的坐标，r_i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

A = (\begin{matrix} (x_{1} - x_{4}) + (y_{1} - y_{4}) + (z_{1} - z_{4}) \\ (x_{2} - x_{4}) + (y_{2} - y_{4}) + (z_{2} - z_{4}) \\ (x_{3} - x_{4}) + (y_{3} - y_{4}) + (z_{3} - z_{4}) \end{matrix}), U = (\begin{matrix} u_{x} \\ u_{y} \\ u_{z} \end{matrix})

B = (\begin{matrix} {r_{1}}^{2} - {r_{4}}^{2} - {x_{1}}^{2} + {x_{4}}^{2} - {y_{1}}^{2} + {y_{4}}^{2} - {z_{1}}^{2} + {z_{4}}^{2} \\ {r_{2}}^{2} - {r_{4}}^{2} - {x_{2}}^{2} + {x_{4}}^{2} - {y_{2}}^{2} + {y_{4}}^{2} - {z_{2}}^{2} + {z_{4}}^{2} \\ {r_{3}}^{2} - {r_{4}}^{2} - {x_{3}}^{2} + {x_{4}}^{2} - {y_{3}}^{2} + {y_{4}}^{2} - {z_{3}}^{2} + {z_{4}}^{2} \end{matrix})

采用最小二乘法，即可解出U(u_x，u_y，y_z)：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

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。