CN205067726U

CN205067726U - 校车安全定位系统

Info

Publication number: CN205067726U
Application number: CN201520822666.5U
Authority: CN
Inventors: 张寿丰; 高金凤
Original assignee: Zhejiang University of Technology ZJUT
Current assignee: Zhejiang University of Technology ZJUT
Priority date: 2015-10-22
Filing date: 2015-10-22
Publication date: 2016-03-02
Anticipated expiration: 2025-10-22

Abstract

本实用新型公开了一种校车安全定位系统。校车使用GPS定位不理想。本实用新型的ZigBee无线终端节点装在校车内；每个参考节点将位置ID发送给路由器；ZigBee无线终端节点根据其与参考节点间的信号强度得出距离最近的三个参考节点，并算出与该三个参考节点的相对距离发送给路由器；路由器接收各节点的数据并打包；网络协调器先进行信道扫描，接收到路由器打包的数据后通过串口通讯将数据传输给手机客户端；手机客户端根据三个参考节点的位置ID及ZigBee无线终端节点与三个参考节点的相对距离，采用三边定位法确定并实时显示校车的位置数据。本实用新型采用ZigBee技术定位校车，精度高，减少孩童的伤亡情况。

Description

校车安全定位系统

技术领域

本实用新型属于电子信息技术领域，具体涉及一种校车安全定位系统。

背景技术

中国是一个人口大国，也是一个教育大国。然而据我国审计局统计，我国仅只有7％的县中小学是配备校车的，而且，从2010年至今，我国至少发生了43起的校车事故，约8成均有死亡情况，死亡人数达到了153人，其中多数为幼儿。孩童是我国未来的花朵，也是一个家庭，一个民族的希望。因此，针对目前频发的校车事故，是否能够精确定位，快速地在校车事故发生后到达事发地点就显得尤为关键了。

而在目前汽车定位方面，最普遍的就是GPS定位。但是GPS设备成本高，而且容易受天气和位置的影响。例如在某些场合，隧道、混凝土立交桥等GPS信号无法穿透的地方，使用GPS进行定位是不理想的。而且，我国为多山的国家，很多山区无法使用GPS准确定位。而如今，ZigBee技术应用广泛，且成本、功耗低，定位精度较高，它的信号能够穿透一些恶劣的环境，传输速度也比较快。同时，因为校车的路线固定，安装ZigBee的参考节点也比较方便，只需要安装在固定线路的固定位置，降低了一定的成本。因此，ZigBee在校车安全定位方面能够得到理想的效果。

发明内容

本实用新型的目的是针对目前我国频发的校车事件，提供一种校车安全定位系统，校车内装有一个ZigBee无线终端节点，可通过等距分布在道路一边的三个参考节点，根据三边定位测距的原理和ZigBee信号强度RSSI与距离的关系，确定ZigBee终端节点与三个参考节点的相对距离及当前校车的位置。

本实用新型采用的技术方案是：

本实用新型由ZigBee无线定位系统和手机客户端组成；所述的ZigBee无线定位系统包括路由器、网络协调器、ZigBee无线终端节点和等距分布在道路一边的多个参考节点；所述的ZigBee无线终端节点装在校车内；每个参考节点存储着不同的ID，并将位置ID发送给路由器；所述的ZigBee无线终端节点根据其与参考节点之间的信号强度RSSI，得出距离最近的三个参考节点，并分别算出与该三个参考节点的相对距离发送给路由器；所述的路由器接收各节点的数据并打包数据；所述的网络协调器先进行信道扫描，接收到路由器打包的数据后通过串口通讯将数据传输给手机客户端；所述的手机客户端根据三个参考节点的位置ID及ZigBee无线终端节点与三个参考节点的相对距离，采用三边定位法确定校车的位置，并实时显示校车的位置数据。

所述的网络协调器通过GSM通信协议与手机客户端建立连接。

所述的手机客户端包括父母、学校安保人员的手机。

本实用新型的有益效果：

本实用新型在校车内装有一个ZigBee无线终端节点，可通过等距分布在道路一边的三个参考节点，根据三边定位测距的原理和ZigBee信号强度RSSI与距离的关系，确定ZigBee终端节点与三个参考节点的相对距离及当前校车的位置；可将校车的具体位置可视化，并且可以实时动态显示。ZigBee技术应用广泛，且成本、功耗低，定位精度较高，它的信号能够穿透一些恶劣的环境，传输速度也比较快。当校车长时间停止不动，或是数据传输异常时，父母或是学校安保人员便可迅速通知救援人员，并可根据手机客户端显示的位置，最快到达事发地，减少孩童的伤亡情况。

附图说明

图1为本实用新型的系统结构框图；

图2为本实用新型中手机客户端实时显示校车位置的示意图；

图3为本实用新型应用三边定位法的原理图。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明。

如图1所示，校车安全定位系统，由ZigBee无线定位系统和手机客户端4组成；ZigBee无线定位系统包括路由器、网络协调器1、ZigBee无线终端节点3和等距分布在道路一边的参考节点；ZigBee无线终端节点3装在校车2内；每个参考节点存储着不同的ID，并将位置ID发送给路由器，用于确定地理位置；ZigBee无线终端节点3根据其与参考节点之间的信号强度RSSI，得出距离最近的三个参考节点，并分别算出与该三个参考节点的相对距离发送给路由器；路由器接收各节点的数据并打包数据；网络协调器1先进行信道扫描，接收到路由器打包的数据后通过串口通讯将数据传输给手机客户端4；手机客户端4根据三个参考节点的位置ID及ZigBee无线终端节点3与三个参考节点的相对距离，采用三边定位法确定当前校车的位置，并通过APP实时显示位置数据。

如图1和2所示，手机客户端可实时显示小车的动态位置，其中，参考节点A、B、C、D的相距均设为300m。当校车驶入道路时，手机切换至道路的地图模式中。校车在位置5时，即校车驶入参考节点A和参考节点B之间，ZigBee无线终端节点3便会根据其与参考节点之间的信号强度RSSI，得出与参考节点A、B、C的相对距离并发送给路由器，路由器将参考节点A、B、C的位置数据及ZigBee无线终端节点3与参考节点A、B、C的相对距离数据打包给网络协调器1，网络协调器1通过串口通讯将数据传输给手机客户端4，手机客户端采用三边定位法确定当前校车的位置，并显示出校车的具体位置信息。当校车驶离这段路之后，在位置6时，即校车驶入参考节点B、C之间且过了B、C中点后，手机客户端又根据参考节点B、C、D的位置及ZigBee无线终端节点3与参考节点B、C、D的相对距离确定和显示当前校车的位置信息。当校车在位置7时，即校车驶入参考节点C、D之间且过了C、D中点后，手机客户端又根据参考节点C、D及下一个参考节点的位置信息，可以实时动态显示小车的位置。

如图3所示，校车定位的三边定位法。ZigBee无线终端节点3与参考节点的信号强度RSSI随距离增加而减弱，具体公式如下：

R S S I (d) = P (d_{0}) + 10 n \log (\frac{d}{d_{0}}) + X_{δ}

其中，n为路径损耗指数，与周边环境有关；X_δ是标准差为δ的正态随机变量；d₀为设定的参考距离；P(d₀)为参考位置的信号强度。

根据这个关系，便可由信号减弱的程度得出ZigBee无线终端节点3与对应三个参考节点之间的相对距离。假设参考节点A设定的位置为(X1，Y1)，参考节点B设定的位置为(X2，Y2)，参考节点C设定的位置为(X3，Y3)，校车所带的ZigBee无线终端节点3所在位置o点(X，Y)未知。根据三个参考节点的位置及校车到三个参考节点的相对距离即可由三边定位法确定ZigBee无线终端节点3的位置坐标，图3中三个圆的交点即为校车的位置(X，Y)。

Claims

1.校车安全定位系统，由ZigBee无线定位系统和手机客户端组成，其特征在于：所述的ZigBee无线定位系统包括路由器、网络协调器、ZigBee无线终端节点和等距分布在道路一边的多个参考节点；所述的ZigBee无线终端节点装在校车内；每个参考节点存储着不同的ID，并将位置ID发送给路由器；所述的ZigBee无线终端节点根据其与参考节点之间的信号强度RSSI，得出距离最近的三个参考节点，并分别算出与该三个参考节点的相对距离发送给路由器；所述的路由器接收各节点的数据并打包数据；所述的网络协调器先进行信道扫描，接收到路由器打包的数据后通过串口通讯将数据传输给手机客户端；所述的手机客户端根据三个参考节点的位置ID及ZigBee无线终端节点与三个参考节点的相对距离，采用三边定位法确定校车的位置，并实时显示校车的位置数据。

2.根据权利要求1所述的校车安全定位系统，其特征在于：所述的网络协调器通过GSM通信协议与手机客户端建立连接。

3.根据权利要求1所述的校车安全定位系统，其特征在于：所述的手机客户端包括父母、学校安保人员的手机。