CN103247154A

CN103247154A - 一种基于Zigbee技术和定向天线技术的防丢寻物器

Info

Publication number: CN103247154A
Application number: CN 201210032678
Authority: CN
Inventors: 滕繁; 贾丙西; 王献斌
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2012-02-14
Filing date: 2012-02-14
Publication date: 2013-08-14

Abstract

本发明公开了一种基于Zigbee技术和定向天线技术的电子防丢寻物器，包括主机和从机两部分。使用时，用户将从机置于容易丢失的物品上。当启用防丢功能时，用户可以设置从机离主机的安全距离，当两者相距大于此距离时，主机可以发出提示声音或震动等信号报警。当启动寻物功能时，用户转动主机，主机将根据信号强弱变化自动识别出信号最强的方向并亮起指示灯，可以搜寻到从机相对于主机所处方向，并从屏幕中读出从机离主机的距离值，从而定位出从机相对于主机的极坐标。该电子防丢器兼具防丢和寻物功能，能自行设定防丢距离，能实现0～300米范围的较远寻物距离。

Description

一种基于Zigbee技术和定向天线技术的防丢寻物器

技术领域：

本发明涉及一种基于Zigbee技术和定向天线技术的防丢寻物器，特别涉及一种兼具防丢和定位寻物功能的电子器件。

背景技术：

由于现实生活中，经常会发生身边的东西(如钥匙，钱包，小孩，宠物等)不小心丢失；因此需要一种既能够防止物品丢失，又能够给出用户被寻物(或人)的位置的防丢寻物器。现有的一些已实现了防丢或寻物功能的电子器件专利，如防丢器是由主机和从机两部分组成，当被防护对象(携带从机)离开监护人(携带主机)设定的安全距离时，主机就会发出声音或震动等信号的警报。寻物器也是由主机和从机组成，当物品遗失时，可按键发射端发出信号，使从机在有效距离范围内接收信号并发出一个声信号或者光信号提示用户快速寻找到物品。但此类产品在启用寻物功能的时候，只能使丢失物上携带的从机发出声信号或光信号，而声信号或光信号都受到使用者离丢失物品远近的距离限制，用户必须离丢失物比较近时才可以听得见声信号或看见光信号，因此寻物范围一般在20米距离左右。

发明内容：

本发明的主要目的在于提供一种基于Zigbee技术和定向天线技术的电子防丢寻物器，可以实现当被防丢的物体超过安全距离时，可以提示主机发出声音或震动的警报；当物体已经丢失时，主机上的LCD屏上可以指示出丢失物体的方向和显示离用户的距离值，从而通过角度-距离的极坐标定位出丢失物体具体位置，可以实现较远距离的寻物功能，搜寻范围一般在0米至300米。当主机离从机在20米以内的近距离时，主机可以按键发射信号使从机发出声音和亮灯，从而可以在近距离快速的寻找到从机。

为了实现上述目的，本发明的解决方案是：一种基于Zigbee技术定向天线技术的电子防丢寻物器，包括主机和从机两部分。主机包括定向天线，LCD显示屏，CC2430芯片模块，电源，键盘，发声装置，震动装置，从机包括天线，LED指示灯，CC2430芯片模块，电源，发声装置。使用时，用户手持主机，从机置于易丢失对象(人或物)上，其中可以实现一个主机对多个从机，且每个节点有自己独特的ID，互不干扰。

启用防丢功能时，当接收不到信号或者检测出距离超过设定的防丢安全距离时主机和从机都会发出声音和震动报警。主机和从机均选用CC2430芯片作为发射和接收芯片，CC2430芯片的休眠模式和转换到主动模式的超短时间的特性，特别适合要求电池寿命非常长的应用。采用CC2430获得信号强度值，通过测量信号强度来计算出距离，在CC2430芯片内建了一个指示信号强度的寄存器RSSI(Received Signal Strength Indicator)，其值与RF输入功率的对应关系如附图1所示。当两个节点之间建立起连接后根据RSSI的值即可计算出距离，其中D为距离，n为路径损失指数，A为以dBm表示的距离1米时的接收信号强度的绝对值。尽管仍然会因为空气温度、湿度等的不同以及干扰而存在一定的误差，但在这个问题中这些误差是可以忽略的。计算公式为

D＝10^{(|RSSI|-A)/10n}

启用寻物功能时，基于定向天线的技术，通过定向天线对接收的信号进行方向性的约束，如果发射节点在定向天线的方向上，接收到的信号最强，一旦方向发生了偏移，接收到的信号将随着偏移角度的增大衰减。因此可以在使用者旋转主机的过程中通过信号差分的方法计算出信号强度最大的方向，并在位于该方向时进行指示，从而确定出从机的方向，并通过CC2430芯片模块计算出从机离主机的距离数值直接显示在LCD屏幕上。

本发明设计出了一种电子防丢寻物器，采用基于ZigBee通信协议的无线网络定位技术，相比于传统的GPS、GPRS定位技术以及基于声纳、红外线、激光的定位方案，具有低成本、高精度、低能耗的特点，并且同一个终端可以管理一个网络，可扩展性强，搜寻距离扩大。采用定向天线技术，实现单个监控终端对目标物体的定位，相比于无线网络定位传统的两点和三点定位方法，使用更加方便，系统也更加简单，兼具便捷性和精确性。

附图说明：

图1RSSI值与RF输入功率对应关系

图2端点原理图

图3防丢程序框图

图4寻物程序框图

图5主机结构框图

图6从机结构框图

具体实施方案：

该电子防丢寻物器包括两个部件，一个用户手持设备(主机)，一个被安装在易丢失物品的部件(从机)。系统的基本工作过程为：

(1)防丢过程

如图3，启动防丢模式后，主机发送具有ID特征的防丢激活信号激活从机，对应的从机接受到信号后发送防丢信号到主机，主机接收到信号后检测其信号强度从而计算出距离。当接收不到信号或者检测出距离过大时都会发出报警。

(2)寻物过程

如图4，在寻物时，主机发出包含目标物体特定信息的寻物指令，收到指令的各节点进行ID匹配。匹配成功的节点回发定位信号，否则就继续进行休眠。此时，用户通过手持主机通过按键发送寻物信号，发出包含特定被寻物体(携带从机)ID的信息，以激活机子节点，等待配对成功。该节点解除休眠状态，并回发一个字符串。主机收到配对成功信号，用户手持主机进行缓慢旋转，主机将根据信号强弱变化自动识别出信号最强的方向并亮起指示灯，可以搜寻到从机相对于主机所处方向，并从屏幕中读出从机离主机的距离大小，从而确定丢失物体相对于用户的极坐标。当主机离从机较近距离时，主机可以按键发射信号使从机发出声音和亮灯，从而可以在近距离快速的寻找到从机。

Claims

1.一种基于Zigbee技术和定向天线技术的电子防丢寻物器，包括主机和从机两部分，其特征在于：所述主机包括定向天线，CC2430芯片模块，LCD显示屏，电源，键盘，外壳，发声震动装置及各部分相互连接装置；所述从机包括天线，LED指示灯，CC2430芯片模块，电源，外壳，发声震动装置及各部分相互连接装置；所述主机安置在使用者处，从机安置在需要防止丢失的物品上，一个主机可以监控多个从机；所述主机可设置一定距离范围，从机超过此范围主机会产生声音或震动或亮灯等形式的报警；所述主机离从机较远时通过显示方向信号灯和距离值来定位从机所处位置，主机离从机较近时通过发射信号使从机发出声音和亮指示灯，从而可以在近距离快速的寻找到从机。

2.根据权利要求1所述的主机和从机的电源，其特征在于电源可为纽扣电池/5号电池/7号电池/充电电池等。

3.根据权利要求1所述的主机和从机的发声装置，其特征在于发声装置为喇叭。

4.根据权利要求1所述的主机和从机的震动装置，其特征在于震动装置为微形震动电动机。