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(PC版) WiFi 无线实时定位系统 开发套件 WiFiRTLS 无线定位测距

  • (PC版) WiFi 无线实时定位系统 开发套件 WiFiRTLS 无线定位测距
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  • 品牌:BeyondWireless
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  • 品牌:BeyondWireless

 

       十年磨一,WiFi-RTLS是菁扬科技(www.jingyangtech.com)集无线射频与实时定位专业领域之深厚积累,物联网矩献之作! 

     我们倾力打造该多功能开发套件,它既可以作为最新WiFi实时定位系统开发平台,亦可以作为一个低功耗CC3200的WiFi开发套件,还可以藉由我们的硬件与软件系统完美无缝地集成为一个超强的物联网开发系统!

 

一、WiFi-RTLS无线实时定位系统开发套件简介

       为了便于应用业界最先进的高性能无线射频技术开展实时定位系统(RTLS)的物联网应用与设计开发,针对WiFi的无线实时定位需求,武汉菁扬科技有限公司倾力打造提供该款WiFi-RTLS的定位系统开发套件。其优越的性能,出众的性价比,在物联网领域具有出众的竞争优势!

        该开发套件采用TI的CC3200,工作于2.4GHz的ISM无线频段,集成了高性能射频WiFi功能单,内置集成Cortex-M4内核的处理器,含大量接口外设,支持802.11b/g/n协议,内置强大的加密引擎,低功耗性能优越。基于该单芯片的Wi-Fi解决方案,运用当前最为先进的无线低功耗技术、RSSI信号强度检测技术、CCA信道空闲评估技术、自动纠错技术,内嵌集成独有的实时定位算法,采用高增益、安全可靠、抗干扰射频电路设计而成,可连续上电运行,满足工业等恶劣使用环境的功能要求。开发套件具有多种通信接口,便于在线调试,并可进一步二次开发通过无线组网布局扩展定位覆盖范围,适用于各种场景下的定位解决方案。该套件中的电路模块采用高密度小体积SMD表面贴装,具有低功耗、小型化、远距离发射/接收的特点,满足各类典型定位应用场景需求。

1. 定位套件组成

      本开发套件包括一系列的软件、硬件和工具,用于演示如何利用我们的技术实现定位功能。该定位功能包括两个方面:

a)     对移动节点(目标)的测距。

b)     对移动节点(目标)的定位。

套件具体包括组成如下:

 

2. 定位模式

      利用本开发套件的硬件组成,用户可根据具体定位场景应用需求搭建不同功能模式的定位系统。主要包括导航模式、网关模式以及直联模式本这三种。

2.1导航模狮参考节---->移动节点---->串口PC)

2.2网关模狮参考节点---->动节点---->网关节点---->串口PC)

2.3直联模狮参考节点---->移动节点---->WiFi-PC

3. 开发套件主要特点与功能

      1)采用基于TI公司新一代2.4GHz高性能WiFi单芯片CC3200的解决方案,内置集成了高性能射频WiFi功能单和Cortex-M4内核处理器,通过我司独有开发形成的无线低功耗、RSSI信号强度检测、CCA信道空闲评估、冲突检测、自动纠错、定位引擎等一系列核心功能以及实时定位算法,提供高性价比的WiFi定位解决方案。

       2)各节点上电即可独立运行使用。主要IO功能接口全部引出,方便功能调试、测试评估与产品开发;可作为独立模块使用或是系统集成,迅速投入工程开发。

        3)参考节点与移动节点低功耗运行,电池方便更换,工作时间长。

        4)将精确定位(坐标方施与区域级定位(范围感知)相结合,自动选取最佳定位方尸并图形化显示定位效果。

        5)采用先进的WiFi射频强度感知检测定位算法,能够进行实时精确定位,最好精度可达1米。

        6)在环境特别复杂、条件受限无法定位的情况下,仍可实现区域级的范围感知和目标方位锁定。

        7)支持参考节点位置设置,支持对参考节点的WiFi信号强度RSSI检测和测距换算;

        8)支持导入地图,自由缩放定位场景视图,实现多分辨细节下的定位场景查看;

        9)可自动记录定位过程数据,并实时保存;

        10)网关模式支持对多个移动节点同时定位,最大支持数量可达65536个;导航模式和直联模式支持对单个移动节点定位。

        11)附送定位系统底层源码、上位机演示软件以及定位系统参考方案,方便用户进行二次开发或系统集成!

        12)可在我们底层源码基础上进一步做二次开发,扩展定位区域以及多定位单组网,实现大范围定位覆盖。

 

4. 技术参数

        1)节点供电:网关DC5V供电(USB);

                               考节点DC3V供电(电池盒)

                                移动节点DC3V供电(电池盒)

         2)节点功耗:18dBm @1 DSSS,14.5dBm @54OFDM;

                               低功耗,4uA的深度睡眠电流,快速连接,从深度睡眠到建立连接只需95ms,建立安全连接只需200ms。

         3)节点接收灵敏度:-95.7dBm @1DSSS,-74dBm @OFDM

         4)节点天线:PCB板载天线,可以跳转到IPEX天线

         5)节点工作频率:2.4GHz的ISM频段

         6)节点WiFi版本:802.11.4b/g/n

         7)系统工作方屎精确定位(坐标方施或区域级定位(范围感知)

         8)系统定位范围:单个定位单不超过50*50米的区域

         9)系统定位刷新间隔(周期):2秒到20秒,自动适应

        10)系统容量:单个定位单(典型情况下40米*40米)最大容纳65536个移动节点

        11)网关与上位机通信接口:

                        导航模屎USB(RS232串口协议);

                       网关模屎USB(RS232串口协议);

                       直联模屎无线WiFi(802.11.4b/g/n协议)

        12)定位节点(目标)移动速度:最大200公里/小时

        13)系统工作温度:-40~+85℃

        14)产品尺寸:

                      网关节点:60mm*50mm(长*宽)

                      参考节点:42mm*33mm(长*宽)

                     移动节点:42mm*33mm(长*宽)

 

二、系统结构与接口说明

1.参考/移动节点模块开发板各部分结构说明

1.1功能介绍

        参考节点与移动节点模块硬件一致,差别在于节点所烧写的软件固件程序。

        参考节点与移动节点采用基于CC3200的解决方案,工作于2.4GHz的ISM无线频段,集成了高性能射频WiFi功能单,内置集成Cortex-M4内核的处理器,主频达到80MHz,包含大量接口外设,支持802.11b/g/n协议,内置强大的加密引擎,低功耗性能优越。节点主要组成如下图所示:

       a)通过电池盒提供电源,参考/移动节点可独立上电使用;

       b)节点开发板上单片机芯片的全部IO接口资源全部引出,便于调试开发;

       c)开发板上有3个功能LED灯和2个功能按键,可以测试和开发I/O口输入输出功能;

       d)开发板提供下载接口,利用IO调试开发接口里的TTL串口引脚VCC-TXD-RXD-GND,通过编程器直接下载程序固件;

1.2调试开发资源说明

        节点上各接口引脚定义如下:

        节点模块上电后,利用IO调试开发接口里的TTL串口引脚TXD-RXD-GND,通过编程器直接下载程序固件。 

1.3技术参数说明

      节点技术参数如下:

 1)工作电压:2.1V—3.6V;  

 2)工作温度:-40℃—80℃;

 3)WiFi版本:802.11.4 b/g/n;

 4)支持STA接入点模尸AP访问模式和WiFi直连模式

 5)天线:PCB板载天线,可以跳转到IPEX天线;

 6)功耗:最射功率18dBm,深度睡眠电流<5uA;

 7)接收灵敏度:-95.7dBm @1DSSS,-74dBm @OFDM;

 8)资源:CC3200的IO资源全部引出,可进行二次开发

 9)快速连接:从深度睡眠到建立连接只需95ms;

 

2.网关节点结构说明

        网关节点采用基于CC3200的WiFi解决方案,配合接口转接板引出调试资源。网关节点支持ISP方式程序下载,结合板载USB-UART转换电路,可直接完成程序的下载工作!

       网关节点组成如下图:

 

三、定位系统快速搭建

       定位系统演示软件为WiFi-LocDemo.exe,存放在用户开发资料文件夹内。

       该演示软件的具体操作步骤是:

1.准备参考节点

         四个参考节点1,2,3,4按下图方位顺序放置,并和实际场景下设计的坐标点一致。

        摆放完成后,将各参考节点连接电池盒,同时拨动节点上的开关,完成上电。

 

2.准备移动节点

         将移动节点连接电池盒,同时拨动节点上开关,上电后节点即开始工作。

 

3.连接PC/上位机

        保证网关节点与PC上位机通讯连接正常。

3.1导航模式连接上位机

       通过编程器连接移动节点和PC机。采用编程器的USB-UART转换电路将定位节点采集的定位信息通过虚拟RS232协议传送到PC上位机软件界面。在PC上需要安装USB/串口驱动程序。用USB线连接固定节点与电脑,电脑提示“发现USB Device”,然后要求安装驱动程序。

 

3.2网关模式连接上位机

        定位网关节点板载有USB-UART转换电路,通过MicroUSB数据线连接网关节点和PC电脑,用于为网关节点供电和通讯。在PC上需要安装USB/串口驱动程序。用USB线连接固定节点与电脑,电脑提示“发现USB Device”,然后要求安装驱动程序。

 

3.3直联模式连接上位机

        参考节点、移动节点上电后,会自动建立系统级的通信连接测试,此时移动节点既是一个定位信息采集者的角色,同时又是WiFi网络中的无线接入点AP(热点,默认名称为“WiFi_RTLS”)。

        要将定位采集信息传送到PC上位机界面,需要在PC上位机中打开无线网络WLAN功能,搜索附近查找无线网络接入点。如下提,可找到一个SSID名为“WiFi_RTLS”的无线网络,默认是无需密码的,选择并连接上即可。

 

        上述操作完成后,为确保连接成功,可查看网络的详细信息,进入“WLAN状态”信息界面,查看“网络连接详细信息”,能看当前PC机的IPv4地址为192.168.1.2,其所在的无线网络的IPv4网关(移动节点作为AP)的IP地址是192.168.1.1,此时说明PC机成功连接上了移动节点,所以请用户务必要要对此进行确认,确保连接的成功。

 

4.系统连接测试

        参考节点、移动节点和网关节点上电后,会自动建立系统级的通信连接测试,需要确保定位所需射频信号通道连接正常。

      正常情况下,会观察到四个参考节点的led规律闪烁,移动节点led快速闪烁,网关节点led规律闪烁。上述操作完成后即可运行定位软件了。

 

5.运行定位演示软件

5.1导航/网关模式运行操作

        导航模式和网关模式的定位演示软件运行操作基本一致,不同之处在于网关模式可以支持多个移动节点,导航模式由于是移动节点与PC机有线直连,只对该单个移动节点进行定位。

      基本操作如下:

      安装完成后在PC上运行WiFi-LocDemo演示软件,如下图: 

5.1.1系统参数设置

       在软件界面左上角的“参数设置”框里,填入对应的参数。

a) 移动节点数量。

b) 射频标定:即射频参数A、N。具体标定方法见下一部分内容。此时可先默认下图所示初始值。

       填好参数后,点击“设置”按钮,软件界面窗口底部状态栏也会出现相应提示信息“1.参数配置成功!”。 

         该窗口中4个蓝色小圆表示4个参考节点。灰色网格线的间距为1米。

5.1.2选择串口—连接设备

        根据安装USB/串口驱动产生的串口序号,点击窗口的“串口选择”菜单设置串口号。

        如果可以正常连接网关节点,将出现如下窗口,窗口底部状态栏也会有相应提示信息“1.已连接!”。

5.1.3坐标调整

         检查参考节点摆放位置是否与显示一致,如果不一致,点击“坐标调整”菜单,出现下图所示窗口:

         用该窗口中的滚动条调整各个固定节点坐标,使之与实际位置相符合,然后按确定按钮。

 

5.1.4开始定位

         点击“开始定位”菜单,如果状态一切正常,界面窗口底部状态栏也会出现相应提示信息“正常运行中!”。此时,参考节点开始检测移动节点的射频信号,并以图形化的方式描绘出对该移动节点的感知范围(图中的各彩色圆形区域)。 

         打开移动节点电源,5秒钟后应该出现红色移动点,显示出移动节点相对参考节点的位置。同时,移动节点信息列表中显示当前相关定位信息;调试信息框中则显示信号强度RSSI检测以及测距、定位的过程信息。

5.1.5射频标定

        获取所要标定的射频参数A、n相。这里默认设置即可。后面如要在实际场景下开发定位,可根据“数据通信协议”里的射频标定方法进行具体操作。

5.1.6导入地图

        如果需要导入地图以更好的观察定位场景,点击“导入地图”菜单,出现下图窗口来输入记录文件名。选择好地图的图片文件(bmp,jpg或gif三种类型)后,点击“打开”按钮,便会在界面中显示倒入的地图: 

5.1.7缩放查看

        如果需要缩放定位场景视图,实现不同分辨细节下的定位场景查看,可以在界面窗体左下方的“场景缩放”一栏,用鼠标拖动滑动条即可放大或缩小定位场景图形。 

5.1.8对多个移动节点同时定位

        该定位系统完全支持支持对多个移动节点的同时定位,并实现图形化场景显示。注意参数设置里的移动节点数量要大于场景里的所有移动节点ID编号。

 

5.1.9信息记录

        如需要将测距和定位信息记录下来,点击“数据记录”菜单,出现下图窗口来输入记录文件名:输入文件名后软件自动记录固定节点坐标、测距时间、    测距值、定位结果等信息,直到点击“停止记录”。

 

5.2直联模式运行操作

       基本操作如下:

       安装完成后在PC上运行WiFi-LocDemo演示软件,如下图:

5.2.1系统参数设置

        在软件界面左上角的“参数设置”框里,填入对应的参数。填好参数后,点击“设置”按钮,软件界面窗口底部状态栏也会出现相应提示信息“1.参数配置成功!”。

 

           该窗口中4个蓝色小圆表示4个参考节点。灰色网格线的间距为1米。

5.2.2启动联网

        在软件界面左边的“网络设置”框里,填入本机当前所连接的移动节点AP的WLAN网络参数,分别是IP地址和端口参数。点击“启动联网”菜单,此时籍可由PC机实时接收移动节点采集到的射频信号强度信息。

        如果状态正常,将出现如下窗口,窗口底部状态栏也会有相应提示信息“1.已连接!”。

5.2.3坐标调整

        检查参考节点摆放位置是否与显示一致。用该窗口中的滚动条调整各个固定节点坐标,使之与实际位置相符合,然后按确定按钮。

5.2.4开始定位

        点击“开始定位”菜单。如果状态一切正常,界面窗口底部状态栏也会出现相应提示信息“正常运行中!”。此时,参考节点开始检测移动节点的射频信号,并以图形化的方式描绘出对该移动节点的感知范围(图中的各彩色圆形区域)。

        打开移动节点电源,5秒钟后应该出现红色移动点,显示出移动节点相对参考节点的位置。同时,移动节点信息列表中显示当前相关定位信息;调试信息框中则显示信号强度RSSI检测以及测距、定位的过程信息。

5.2.5射频标定

        获取所要标定的射频参数A、n相关。这里默认设置即可。后面如要在实际场景下开发定位,可根据“数据通信协议”里的射频标定方法进行具体操作。

5.2.6导入地图

       如果需要导入地图以更好的观察定位场景,点击“导入地图”菜单,出现下图窗口来输入记录文件名。选择好地图的图片文件(bmp,jpg或gif三种类型)后,点击“打开”按钮,便会在界面中显示倒入的地图:

5.2.7缩放查看

       如果需要缩放定位场景视图,实现不同分辨细节下的定位场景查看,可以在界面窗体左下方的“场景缩放”一栏,用鼠标拖动滑动条即可放大或缩小定位场景图形。

5.2.8信息记录

        如需要将测距和定位信息记录下来,点击“数据记录”菜单,出现下图窗口来输入记录文件名:输入文件名后软件自动记录固定节点坐标、测距时间、    测距值、定位结果等信息,直到点击“停止记录”。

 

 发货清单:

1.硬件清单:

序号

名称

数量

说明

1

参考节点

4个

    作为定位系统里的参考节点使用,模块调试IO接口全部引   出,可通过TTL串口下载。模块装有LED灯,按键,采用电   池盒(装入两节5号电池)供电。

2

移动节点

1个

    作为定位系统里的待定位目标节点使用,模块调试IO接口全部引出,可通过TTL串口下载。模块装有LED灯,按键,采用电池盒(装入两节5号电池)供电。

3

网关节点

1个

     选用,作为定位系统里的网关使用,模块装有LED灯,通过USB口连接PC电脑进行通讯。

4

编程器

1台

用于参考节点、移动节点、网关节点的下载程序。

5

电池盒

5个

    带开关,装入两节五号电池。用于为参考节点或移动节点供电。

6

额线

若干

用于方便客户IO调试或配合编程器下载程序。

7

USB线

1个

    MicroUSB数据线,连接网关节点和PC电脑,用于为网关节点供电和通讯。

8

光盘

1张

内含有最新的定位软件、源代码和说明资料。

2.软件清单:

  • 拿到手即可演示应用
  • 100% 系统电路原理图
  • 100%系统下位机程序源码
  • 100%系统上位机演示软件程序源码
  • 注:收货确认付款并好评后请与客服,届时免费无偿提供该100% 系统下位机程序源码+上位机演示软件程序源码
  • 提供指导包教到会!

 

 

四、注意事项

 

WIFI-RTLS定位系统开发套件主要由BLE参考节点、BLE移动节点及相关软件等构成。各节点电路硬件部分应注意保护

      1、确保接口的正确连接,不要接错。

      2、由于接收信号指示RSSI与测距数值和实际具体使用环境有密切关系,我们建议:在二次开发或系统集成的时候,根据实际应用场景,将接收信号指示RSSI与测距数值进行实测标定,并作适当拟合校正,以便用于实际场景下的应用开发。

      3、尽量防止硬物撞击及滑刮等。

      4、各节点内部电路做了ESD防护处理,在测试及使用时,请尽量不要轻易拆卸节点内主体电路器件部分。凡因机械碰撞、电压过高、操作不当、私自打开外壳造成损坏等不在保修之内。

 

方屎
严工
Email: beyondwireless@163.com
 
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