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文章编号：１００８－０５７０（２００７）０９－２－０２９３－０２
电子设计
地面无线三维定位系统
Ｇｒｏｕｎｄｗｉｒｅｌｅｓｓｔｈｒｅｅｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇｓｙｓｔｅｍ
（１．北京工业大学；２．新疆大学）王建茹
１
贾宝敦
１
马剑哲
２
王敏
１
ＷＡＮＧＪＩＡＮＲＵＪＩＡＢＡＯＤＵＮＭＡｊＩＡＮＺＨＥＷＡＮＧＭＩＮ
摘要：本文介绍了一种地面无线三维定位系统，说明了其结构、功能、硬件、软件及其实现。采用信息广播机制的无线三维定位方法，实现独立网络支持下的具有分层结构的建筑区域中的移动人员的无线三维定位，可应用于大型、中型、小型等各类系统中。
关键词：单片机；三维；无线
中图分类号：ＴＰ２７４文献标识码：Ｂ
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｉｓｐａｐｅｒｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓｏｎｅｋｉｎｄｏｆｇｒｏｕｎｄｗｉｒｅｌｅｓｓｔｈｒｅｅｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇｓｙｓｔｅｍ，ａｎｄｔｈｅｎｅｘｐｌａｉｎｓｉｔｓｓｔｒｕｃｔｕｒｅ，ｆｕｎｃｔｉｏｎ，ｈａｒｄｗａｒｅ，ｓｏｆｔｗａｒｅａｎｄｔｈｅｒｅａｌｉｚａｔｉｏｎｏｆｔｈｉｓｓｙｓｔｅｍ．ＵｎｄｅｒｉｎｄｅｐｅｎｄｅｎｔｎｅｔｗｏｒｋｓｕｐｐｏｒｔａｎｄＵｓｉｎｇｔｈｅｗｉｒｅｌｅｓｓｔｈｒｅｅｄｉ－ｍｅｎｓｉｏｎａｌｌｏｃａｌｉｚａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎｂｒｏａｄｃａｓｔｍｅｃｈａｎｉｓｍ，ｍｏｔｉｏｎｐｅｒｓｏｎｉｓｌｏｃａｔｅｄｉｎｔｈｅｓｔｒａｔｉｆｉｃａｔｉｏｎｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆｔｈｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｒｅｇｉｏｎ．Ｉｔｍａｙａｐｐｌｙｌａｒｇｅ－ｓｃａｌｅ，ｍｅｄｉｕｍ，ｓｍａｌｌａｎｄｓｏｏｎｉｎｅａｃｈｋｉｎｄｏｆｓｙｓｔｅｍ，Ｋｅｙｗｏｒｄ：ｓｉｎｇｌｅｃｈｉｐｍｉｃｒｏｃｏｍｐｕｔｅｒ，ｄｉｍｅｎｓｉｏｎ，ｗｉｒｅｌｅｓｓ
１引言
目前，在采矿业、医疗监护等许多领域都存在着对于移动人员进行无线三维定位的要求。例如，在我国煤炭采矿业，井上控制中心需要实时了解井下矿工作业的确切位置。一旦发生矿井坍塌、瓦斯爆炸等矿难事故，这些确切的位置信息会给救援工作带来极大的帮助。再例如，在医院住院处、监护中心、疗养院等地方，许多患者都会出现突发性疾病，需要进行紧急的医疗救助。然而在某些情况下，他们的发病地点并非是病床附近，很可能是洗手间等场所。这就需要利用定位技术对患者所处位置进行定位。
然而现有的无线定位技术中，ＧＰＳ卫星无线定位，功能是对单独的ＧＰＳ接收机进行定位，告诉接收机所处的坐标和高度，主要用于导航，且其系统复杂，价格昂贵，因此不适合在采矿业、医疗监护等定位管理领域中应用。地面无线定位系统很多，近年来发展也很快，如小灵通定位系统，北京移动梦网定位服务等，但它们大多依托于现有网络，会受网络覆盖率的影响，还须对网络基站的软件，硬件设备进行改造，所以设计一套实用性强，价格合适，不依赖于现有网络的独立的地面无线三维定位系统是很有意义的。
本文介绍的利用广播机制进行地面无线三维定位的系统，利用广播信息作为Ｚ方向坐标的标示，与地面无线二维（Ｘ、Ｙ方向）定位方法相结合，实现地面无线三维定位。具有方便灵活，安装简便，易于维修，不依赖于现有网络等特点。是一种高技术、低价位、性能可靠的的地面无线三维定位系统
广播Ｚ坐标信息。算机组成。广播基站：用来负责存储、
用户终端：用来负责存储用户终端的ＩＤ号；发送定位申请信息；接收Ｚ坐标信息、定位成功信息、广播轮询信息。信息转发基站：用来负责存储信息转发基站的ＩＤ号；转发定位信息、定位成功信息、广播轮询信息。中心基站：用来负责将无线链路转换为有线链路；转发定位信息、定位成功信息、广播轮询信息。中心监控计算机：用来负责处理定位信息；计算用户终端的Ｘ、广播轮询信息。Ｙ、Ｚ方向的坐标信息；发送定位成功信息、
２．２用户终端结构
用户终端结构图如图２－２所示，其主要包括：外部存储模块，无线射频模块，控制器模块，外部定时器模块，功率放大模块，蜂鸣器驱动模块等几部分。外部存储模块用于存储用户终端的ＩＤ号。无线射频模块通过无线链路发送、接收信息。控制器模块控制对外部存储模块进行读写操作；负责与无线射频模块进行通信。外部定时器模块用于定时唤醒控制器；功率放大模块用于对信号进行功率放大。蜂鸣器驱动模块用于驱动蜂鸣器；
技
术创新
２系统结构
２．１系统总体结构
该地面无线三维定位系统结构框图如图２－１所示，其主要由用户终端、信息转发基站、广播基站、中心基站、中心监控计王建茹：在读硕士研究生ＰＬＣ技术应用２００例》
图２－１系统结构示意图
：３６０元／年－
２９３－
电子设计
中文核心期刊《微计算机信息》（嵌入式与ＳＯＣ）２００７年第２３卷第９－２期
４３３ＭＨｚ。
３．４ＲＦ２１７５线性放大器
高效率的线性放大器，频谱扩展系ＲＦ２１７５是一种高功率、
统及频段为３８０ＭＨｚ到５１２ＭＨｚ上的其它设备的末级射频放大器。其独立的５０Ω输入，输出可以容易地匹配到最佳功率、效率
及线性特性
图２－２用户终端结构图
２．３信息转发基站结构３
信息转发基站结构如图２－３所示，其主要包括外部存储模块，无线射频模块，控制器模块，模数转换模块。其中外部存储模块：负责存储信息转发基站的ＩＤ号；
４工作流程及软件实现
用户终端间断性地处于接收Ｚ坐标信息状态和判断是否有人按下按键状态；当使用者携带用户终端从某Ｚ分层的某一入口经过时，用户终端就会通过用户终端与广播基站之间的无线链路，收到来自该Ｚ分层的广播基站的Ｚ坐标信息，用户终端将储存该信息；当使用者携带用户终端从某Ｚ分层进入另一个Ｚ分层的某一入口时，用户终端将会刷新已存储的Ｚ坐标信息。当按下用户终端上的按钮，将用户终端的ＩＤ号，Ｚ坐标信
图２－３信息转发基站图
息，通过用户终端与信息转发基站之间的无线上行链路，发送给信息转发基站。信息转发基站（至少三个）收到用户终端的信息后，先测量该信号的强度，将测量结果进行模数转换，并存储；再加上信息转发基站的ＩＤ号和已存储的信号的强度信息，通过信息转发基站与中心基站之间的无线上行链路，发送给中心基站；中心基站收到信息转发基站的信息后，将信息经过解码处理，通过中心基站与中心监控计算机之间的有线上行链路，发送给中心监控计算机；当中心监控计算机收到中心基站的信息后，对信息的正确性进行核对。核对成功，则通过中心监控计算机与中心基站之间的有线下行链路发送确认信息给中心基站；中心基站收到确认信息，则通过中心基站与信息转发基站之间的无线下行链路发送确认信息给信息转发基站。信息转发基站收到确认信息，则通过信息转发基站与用户终端之间的无线下行链路发送确认信息给用户终端。用户终端收到确认信息，告知使用者定位成功；与此同时中心监控计算机旁的监控人员就可获知是哪个用户终端在什么位置进行的呼叫。如果定位失败，即用户终端在一定时间内没收到任何应答信息，则采用重新定位机制。
重新定位机制的定位时间间隔通过设置定时器来控制，时间一到重新发送定位请求，还要设置一个计数器记录重新发送定位请求的次数，如果超过一定阈值，则停止定位请求，作为错误事件报告用户终端。
另外，还需注意：要根据实际应用场所的情况，在相同的Ｚ坐标方向分层的入口安置带有相同Ｚ坐标信息的广播基站；在不同的Ｚ坐标方向分层的入口安置带有不同Ｚ坐标信息的广播基站。如对于小区中的楼房，Ｚ坐标分层既为楼层，需在同一楼层的不同入口处安置有相同Ｚ坐标信息的广播基站，在不同楼层入口处安置带有不同Ｚ坐标信息的广播基站。
信息转发基站的安置，也要确保在应用场所内，用户终端在可能到达的任何一点发送信息，都能被在相同分层内的至少三个信息转发基站收到。
本程序使用Ｃ语言编写，在此省略。
技术创新
２．４广播基站
用于广播Ｚ坐标信息，其主要包括外部存储模块，无线射频模块，控制器模块。外部存储模块用于存储Ｚ坐标信息。
２．５中心基站，
其主要包括无线射频模块，控制器模块，计算机接口模块。其中计算机接口模块通过串口将中心基站收到的无线定位信号传输到中心监控计算机
２．６中心监控计算机
中心监控计算机是利用现有的数据库软件支撑。经触发可打开一张含有用户终端使用者姓名，性别，年龄，所处位置等信息的表单，并可打开一张电子地图，可警醒直观的看到用户终端发出信息时所处位置。
３硬件实现
主要使用的硬件有以下几种：
３．１单片机
本系统使用ＡＴ８９Ｓ５２单片机，ＡＴ８９Ｓ５２是ＡＴＭＥＬ公司设
计生产的一种低功耗高性能的ＣＯＭＳ８位微控制器，它采用
ＡＴＭＥＬ公司的高精度非易失性存储技术制造，并且与工业标准上的８０Ｃ５１指令系统及引脚兼容，片内的Ｆｌａｓｈ允许程序存储
器在系统内重新编程或通过一个传统的非易失性的存储器进行编程。通过把通用的８位ＣＰＵ与内部可编程（ＩＳＰ：Ｉｎ－ＳｙｓｔｅｍＰｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ）的Ｆｌａｓｈ集成在一个芯片上，ＡＴ８９Ｓ５２成为了一个高效的微控制器，它应用灵活，价格低廉，可以解决复杂的控制问题。
３．２ＡＴ２４Ｃ１６串行ＥＥＰＲＯＭ芯片
ＡＴ２４Ｃ１６是串行电可擦除可编程只读存储器，提供２０４８字节存储空间。系统用其作为外部存储器，存储用户终端ＩＤ号、
与ＡＴ８９Ｓ５２一样，ＡＴ２４Ｃ１６也信息转发基站ＩＤ号等相关信息。
可以使用炜煌ＷＨ－５００Ｂ编程加密器进行读写，由此可以在计算机上直观地看到ＡＴ２４Ｃ１６的内部存储情况，或者向ＡＴ２４Ｃ１６
中写入计算机上预存的数据。
５结束语
本系统采用信息广播机制的无线三维定位方法，实现独立网络支持下的具有分层结构的建筑区域中的移动人员的无线三维定位，该系统结构简单，实用方便，非常适合于普通消费者使用。另外，本系统还具有较好的扩展功能，对软件进行一些改变，还可以作成一个简易的无线监控系统。
３．３ＣＣ１０００无线收发芯片
低电压无线产品设计生ＣＣ１０００是Ｃｈｉｐｃｏｎ公司为低功耗、
产的一种单片无线收发一体化芯片。主要使用ＩＳＭ（工业、科学、医疗）频段中的３１５、但也可以通过编４３３、８６８及９１５ＭＨｚ频率。程使其工作在３００－１０００ＭＨｚ的其他频率上。本系统工作频率为
－－
（下转第１４２页）
现场总线技术应用２００例》
３６０元／：
单片机开发与应用
中文核心期刊《微计算机信息》（嵌入式与ＳＯＣ）２００７年第２３卷第９－２期
通讯地址：（４５４００３河南省焦作市焦作大学计算机系）邢文生
（收稿日期：２００７．８．２３）（修稿日期：２００７．９．２５）
的位置使用ＧｅｔＣｕｒｓｏｒＰｏｓ（ＰＯＩＮＴＡＰＩ）函数，ＰＯＩＮＴＡＰＩ是坐标点。设置当前鼠标的位置使用ＳｅｔＣｕｒｓｏｒＰｏｓ（Ｘ，Ｙ）函数，（Ｘ，Ｙ）是鼠标的水平、垂直方向坐标值。使用前需要声明如下：
ＰｒｉｖａｔｅＤｅｃｌａｒｅＦｕｎｃｔｉｏｎＧｅｔＣｕｒｓｏｒＰｏｓＬｉｂ＂ｕｓｅｒ３２＂（ｌｐＰｏｉｎｔＡｓＰＯＩＮＴＡＰＩ）ＡｓＬｏｎｇ
ＰｒｉｖａｔｅＤｅｃｌａｒｅＦｕｎｃｔｉｏｎＳｅｔＣｕｒｓｏｒＰｏｓＬｉｂ＂ｕｓｅｒ３２＂（ＢｙＶａｌＸＡｓＬｏｎｇ，ＢｙＶａｌＹＡｓＬｏｎｇ）ＡｓＬｏｎｇ
使用上面函数，模拟鼠标指针移动的子程序如下：
ＰｒｉｖａｔｅＳｕｂＶ＿Ｍｏｕｓｅ＿Ｍｏｖｅ（Ｘ＿ＰＡｓＩｎｔｅｇｅｒ，Ｙ＿ＰＡｓＩｎｔｅｇｅｒ）ＤｉｍＣｕｒｓｏｒＰｏｓＡｓＰＯＩＮＴＡＰＩＤｉｍＰｏｓＸ，ＰｏｓＹＡｓＤｏｕｂｌｅＤｉｍｔｍｐＡｓＬｏｎｇ
获得当前鼠标位置ｔｍｐ＝ＧｅｔＣｕｒｓｏｒＰｏｓ（ＣｕｒｓｏｒＰｏｓ）’
设置Ｘ新坐标ＰｏｓＸ＝ＣｕｒｓｏｒＰｏｓ．Ｘ＋Ｘ＿Ｐ’
设置Ｙ新坐标ＰｏｓＹ＝ＣｕｒｓｏｒＰｏｓ．Ｙ＋Ｙ＿Ｐ’
改变鼠标位置ｔｍｐ＝ＳｅｔＣｕｒｓｏｒＰｏｓ（ＰｏｓＸ，ＰｏｓＹ）’
（上接第２９４页）
本文作者的创新点：该系统不依赖于任何现有网络，是一个完全自制的地面无线三维定位网络系统。这样，用户无需交付使用费。
参考文献
［１］邱善勤等．移动通信定位技术之比较．电子科技大学学报，２００３，６
吴振宇，采用ＧＰＲＳ定位的车载卫星定位系统，公路［２］高旭巍，
交通科技
［３］吴振纲，陈虎，ＰＬＣ的人机接口与编程［Ｊ］微计算机信息，２００５，８－１：２１－２３
作者简介：王建茹，女，１９７８．０４生，汉族，在读硕士研究生，研究方向：高频技术，贾宝敦，男，高级工程师，硕士生导师，研究方向：无线通信。
ＥｎｄＳｕｂ
上面函数中输入参数Ｘ＿Ｐ、Ｙ＿Ｐ代表鼠标需要模拟移动的位移值，例如要模拟鼠标左移５ｐｉｘ时的代码是Ｖ＿Ｍｏｕｓｅ
技
术创新
＿Ｍｏｖｅ（－５，０）。
６实际使用时说明
首先将上面子程序编制成应用程序。放映前先启动该应用程序，再启动ＰｏｗｅｒＰｏｉｎｔ放映程序，这样教师就可以使用遥控器来远程控制放映。同时该应用程序不影响的鼠标正常操作，即教师仍可象平时一样使用鼠标控制放映。
Ｂｉｏｇｒａｐｈｙ：Ｗａｎｇｊｉａｎｒｕ，ｆｅｍａｌｅ，ｂｏｒｎｉｎＡｐｒｉｌ，１９７８，ｔｈｅＨａｎｎａｔｉｏｎａｌｉｔｙｍａｓｔｅｒ，ｒｅｓｅａｒｃｈｄｉｒｅｃｔｉｏｎ：ｈｉｇｈｆｒｅｑｕｅｎｃｅｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ．ＪｉａＢａｏｄｕｎ，ｍａｌｅ，ｓｅｎｉｏｒｅｎｇｉｎｅｅｒ，ｍａｓｔｅｒ’ｓｔｕｔｏｒ，ｒｅｓｅａｒｃｈｄｉ－ｒｅｃｔｉｏｎ：ｗｉｒｅｌｅｓｓｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ．
（１０００２２北京北京工业大学应用数理学院近代高频实验室）
王建茹贾宝敦马剑哲王敏
７结束语
本文使用红外线遥控器模拟鼠标操作，进而控制Ｐｏｗｅｒ－成本低、易于实现的特点。使用Ｐｏｉｎｔ的放映，具有使用方便、
ＵＳＢ２．０接口，硬件有即插即用和热插拔功能。程序代码在ＷｉｎｄｏｗｓＸＰ、ＶＢ６．０环境下调试通过。
本文创新点：本文使用红外线遥控器产生鼠标操作信号，使用ＡＰＩ函数模拟鼠标鼠标操作，进而无线控制ＰｏｗｅｒＰｏｉｎｔ放映。与微机通信使用ＵＳＢ２．０接口，有即插即用和热插拔功能。
项目经济效益２６万元参考文献
［１］李密，吕钊．一种由单片机实现的远程控制系统设计［Ｊ］微计算机信息，２００３，８：４６－４７
（新疆大学）马剑哲
（ＲＦｌａｂ，ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＡｐｐｌｉｅｄＳｃｉｅｎｃｅ，ＢｅｉｊｉｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００２２，Ｃｈｉｎａ）ＷａｎｇｊｉａｎＲｕＪｉａＢａｏＤｕｎＭａｊｉａｎＺｈｅＷａｎｇＭｉｎ
通讯地址：（１０００２２北京北京工业大学应用数理学院近代高频实验室）王建茹
（收稿日期：２００７．７．２３）（修稿日期：２００７．８．２５）
（上接第３１２页）参考文献
［１］ＷａｌｔＫｅｓｔｅｒ．ＨｉｇｈＳｐｅｅｄＤＡＣｓａｎｄＤＤＳＳｙｓｔｅｍｓ：ＨｉｇｈＳｐｅｅｄＤｅｓｉｇｎＴｅｃｈｎｉｑｕｅｓ．ＡｎａｌｏｇＤｅｖｉｃｅｓＩｎｃ［Ｍ］．，１９９９
［２］姚天任江太辉数字信号处理［Ｍ］华中科技大学出版社２００２［３］流金岭宋连友．数字视频接口信号测试方法［Ｊ］微计算机信息，２００６，１１－１：１４７－１４９
［４］黄云志等基ＦＦＴ的频谱校正方法及应用［Ｊ］仪器仪表学报２００１
［５］索中英王丽肖明清．在通用测试平台中基于小波包理论的信号测试研究［Ｊ］微计算机信息，２００６，６－１：１４７－１４９
作者简介：莫徽忠（１９７０￣），男，广西临桂人，广西柳州职业技术学院讲师，硕士，研究方向：自动化控制，通信技术。
［２］ＳｉｌｉｃｏｎＬａｂｏｒａｔｏｒｉｅｓＩｎｃ．ＣＰ２１０２ＰｒｏｄｕｃｔＤａｔａＳｈｅｅｔ，ｈｔｔｐ：／／
ｗｗｗ．ｓｉｌａｂｓ．ｃｏｍ，２００６
［３］范逸之等．ＶｉｓｕａｌＢａｓｉｃ与ＲＳ－２３２串行通信控制．北京：中国青年出版社，２００２．１
作者简介：邢文生（１９６９－），男，汉族，控制工程硕士，焦作大学计算机系副教授，研究方向：计算机控制系统。
Ｂｉｏｇｒａｐｈｙ：ＸｉｎｇＷｅｎｓｈｅｎｇ（１９６９－），ｍａｌｅ，ｈａｎ，ｐｏｓｔｇｒａｄｕａｔｅ，ａｎａｓ－ｓｏｃｉａｔｅｐｒｏｆｅｓｓｏｒｉｎｃｏｍｐｕｔｅｒｄｅｐａｒｔｍｅｎｔｏｆＪａｏｚｕｏＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，ｒｅ－ｓｅａｒｃｈｄｉｒｅｃｔｉｏｎ：ｃｏｍｐｕｔｅｒｃｏｎｔｒｏｌｓｙｓｔｅｍ．
（４５４００３河南焦作焦作大学计算机工程系）邢文生杜冬高
李希臣
Ｂｉｏｇｒａｐｈｙ：ＭｏＨｕｉｚｈｏｎｇ（１９７０￣），ｍａｌｅ，ｂｏｒｎｉｎＩｉｎＧｕｉ，Ｇｕａｎｇｘｉ，
ｍａｓｔｅｒｄｅｇｒｅｅ，
ＬｉｕＺｈｏｕＶｏｃａｔｉｏｎａｌ＆Ｔｅｃｈｎｉｃａｌｃｏｌｌｅｇｅ，ｌｅｃｔｕｒｅ，（５４５００６广西柳州柳州职业技术学院）莫徽忠
ｒｅｓｅａｒｃｈｉｎａｕｔｏｃｏｎｔｒｏｌａｎｄｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ．（ＬｉｕＺｈｏｕＶｏｃａｔｉｏｎａｌ＆Ｔｅｃｈｎｉｃａｌｃｏｌｌｅｇｅ，ＧｕａｎｇＸｉ５４５００６）ＭｏＨｕｉｚｈｏｎｇ
通讯地址：（５４５００６广西柳州柳州职业技术学院）莫徽忠
（收稿日期：２００７．７．２３）（修稿日期：２００７．８．２５）
ＬｉｕＺｈｏｕ
（ＤｅｐａｒｔｍｅｎｔｏｆＣｏｍｐｕｔｅｒＳｃｉｅｎｃｅ，ＪｉａｏｚｕｏＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，ｈｅｎａｎ４５４００３）ＸｉｎｇＷｅｎＳｈｅｎｇＤｕＤｏｎｇＧａｏＬｉＸｉＣｈｅｎ
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您的论文得到两院院士关注
文章编号：１００８－０５７０（２００７）０９－２－０２９３－０２
电子设计
地面无线三维定位系统
Ｇｒｏｕｎｄｗｉｒｅｌｅｓｓｔｈｒｅｅｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇｓｙｓｔｅｍ
（１．北京工业大学；２．新疆大学）王建茹
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贾宝敦
１
马剑哲
２
王敏
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ＷＡＮＧＪＩＡＮＲＵＪＩＡＢＡＯＤＵＮＭＡｊＩＡＮＺＨＥＷＡＮＧＭＩＮ
摘要：本文介绍了一种地面无线三维定位系统，说明了其结构、功能、硬件、软件及其实现。采用信息广播机制的无线三维定位方法，实现独立网络支持下的具有分层结构的建筑区域中的移动人员的无线三维定位，可应用于大型、中型、小型等各类系统中。
关键词：单片机；三维；无线
中图分类号：ＴＰ２７４文献标识码：Ｂ
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｉｓｐａｐｅｒｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓｏｎｅｋｉｎｄｏｆｇｒｏｕｎｄｗｉｒｅｌｅｓｓｔｈｒｅｅｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇｓｙｓｔｅｍ，ａｎｄｔｈｅｎｅｘｐｌａｉｎｓｉｔｓｓｔｒｕｃｔｕｒｅ，ｆｕｎｃｔｉｏｎ，ｈａｒｄｗａｒｅ，ｓｏｆｔｗａｒｅａｎｄｔｈｅｒｅａｌｉｚａｔｉｏｎｏｆｔｈｉｓｓｙｓｔｅｍ．ＵｎｄｅｒｉｎｄｅｐｅｎｄｅｎｔｎｅｔｗｏｒｋｓｕｐｐｏｒｔａｎｄＵｓｉｎｇｔｈｅｗｉｒｅｌｅｓｓｔｈｒｅｅｄｉ－ｍｅｎｓｉｏｎａｌｌｏｃａｌｉｚａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎｂｒｏａｄｃａｓｔｍｅｃｈａｎｉｓｍ，ｍｏｔｉｏｎｐｅｒｓｏｎｉｓｌｏｃａｔｅｄｉｎｔｈｅｓｔｒａｔｉｆｉｃａｔｉｏｎｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆｔｈｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｒｅｇｉｏｎ．Ｉｔｍａｙａｐｐｌｙｌａｒｇｅ－ｓｃａｌｅ，ｍｅｄｉｕｍ，ｓｍａｌｌａｎｄｓｏｏｎｉｎｅａｃｈｋｉｎｄｏｆｓｙｓｔｅｍ，Ｋｅｙｗｏｒｄ：ｓｉｎｇｌｅｃｈｉｐｍｉｃｒｏｃｏｍｐｕｔｅｒ，ｄｉｍｅｎｓｉｏｎ，ｗｉｒｅｌｅｓｓ
１引言
目前，在采矿业、医疗监护等许多领域都存在着对于移动人员进行无线三维定位的要求。例如，在我国煤炭采矿业，井上控制中心需要实时了解井下矿工作业的确切位置。一旦发生矿井坍塌、瓦斯爆炸等矿难事故，这些确切的位置信息会给救援工作带来极大的帮助。再例如，在医院住院处、监护中心、疗养院等地方，许多患者都会出现突发性疾病，需要进行紧急的医疗救助。然而在某些情况下，他们的发病地点并非是病床附近，很可能是洗手间等场所。这就需要利用定位技术对患者所处位置进行定位。
然而现有的无线定位技术中，ＧＰＳ卫星无线定位，功能是对单独的ＧＰＳ接收机进行定位，告诉接收机所处的坐标和高度，主要用于导航，且其系统复杂，价格昂贵，因此不适合在采矿业、医疗监护等定位管理领域中应用。地面无线定位系统很多，近年来发展也很快，如小灵通定位系统，北京移动梦网定位服务等，但它们大多依托于现有网络，会受网络覆盖率的影响，还须对网络基站的软件，硬件设备进行改造，所以设计一套实用性强，价格合适，不依赖于现有网络的独立的地面无线三维定位系统是很有意义的。
本文介绍的利用广播机制进行地面无线三维定位的系统，利用广播信息作为Ｚ方向坐标的标示，与地面无线二维（Ｘ、Ｙ方向）定位方法相结合，实现地面无线三维定位。具有方便灵活，安装简便，易于维修，不依赖于现有网络等特点。是一种高技术、低价位、性能可靠的的地面无线三维定位系统
广播Ｚ坐标信息。算机组成。广播基站：用来负责存储、
用户终端：用来负责存储用户终端的ＩＤ号；发送定位申请信息；接收Ｚ坐标信息、定位成功信息、广播轮询信息。信息转发基站：用来负责存储信息转发基站的ＩＤ号；转发定位信息、定位成功信息、广播轮询信息。中心基站：用来负责将无线链路转换为有线链路；转发定位信息、定位成功信息、广播轮询信息。中心监控计算机：用来负责处理定位信息；计算用户终端的Ｘ、广播轮询信息。Ｙ、Ｚ方向的坐标信息；发送定位成功信息、
２．２用户终端结构
用户终端结构图如图２－２所示，其主要包括：外部存储模块，无线射频模块，控制器模块，外部定时器模块，功率放大模块，蜂鸣器驱动模块等几部分。外部存储模块用于存储用户终端的ＩＤ号。无线射频模块通过无线链路发送、接收信息。控制器模块控制对外部存储模块进行读写操作；负责与无线射频模块进行通信。外部定时器模块用于定时唤醒控制器；功率放大模块用于对信号进行功率放大。蜂鸣器驱动模块用于驱动蜂鸣器；
技
术创新
２系统结构
２．１系统总体结构
该地面无线三维定位系统结构框图如图２－１所示，其主要由用户终端、信息转发基站、广播基站、中心基站、中心监控计王建茹：在读硕士研究生ＰＬＣ技术应用２００例》
图２－１系统结构示意图
：３６０元／年－
２９３－
电子设计
中文核心期刊《微计算机信息》（嵌入式与ＳＯＣ）２００７年第２３卷第９－２期
４３３ＭＨｚ。
３．４ＲＦ２１７５线性放大器
高效率的线性放大器，频谱扩展系ＲＦ２１７５是一种高功率、
统及频段为３８０ＭＨｚ到５１２ＭＨｚ上的其它设备的末级射频放大器。其独立的５０Ω输入，输出可以容易地匹配到最佳功率、效率
及线性特性
图２－２用户终端结构图
２．３信息转发基站结构３
信息转发基站结构如图２－３所示，其主要包括外部存储模块，无线射频模块，控制器模块，模数转换模块。其中外部存储模块：负责存储信息转发基站的ＩＤ号；
４工作流程及软件实现
用户终端间断性地处于接收Ｚ坐标信息状态和判断是否有人按下按键状态；当使用者携带用户终端从某Ｚ分层的某一入口经过时，用户终端就会通过用户终端与广播基站之间的无线链路，收到来自该Ｚ分层的广播基站的Ｚ坐标信息，用户终端将储存该信息；当使用者携带用户终端从某Ｚ分层进入另一个Ｚ分层的某一入口时，用户终端将会刷新已存储的Ｚ坐标信息。当按下用户终端上的按钮，将用户终端的ＩＤ号，Ｚ坐标信
图２－３信息转发基站图
息，通过用户终端与信息转发基站之间的无线上行链路，发送给信息转发基站。信息转发基站（至少三个）收到用户终端的信息后，先测量该信号的强度，将测量结果进行模数转换，并存储；再加上信息转发基站的ＩＤ号和已存储的信号的强度信息，通过信息转发基站与中心基站之间的无线上行链路，发送给中心基站；中心基站收到信息转发基站的信息后，将信息经过解码处理，通过中心基站与中心监控计算机之间的有线上行链路，发送给中心监控计算机；当中心监控计算机收到中心基站的信息后，对信息的正确性进行核对。核对成功，则通过中心监控计算机与中心基站之间的有线下行链路发送确认信息给中心基站；中心基站收到确认信息，则通过中心基站与信息转发基站之间的无线下行链路发送确认信息给信息转发基站。信息转发基站收到确认信息，则通过信息转发基站与用户终端之间的无线下行链路发送确认信息给用户终端。用户终端收到确认信息，告知使用者定位成功；与此同时中心监控计算机旁的监控人员就可获知是哪个用户终端在什么位置进行的呼叫。如果定位失败，即用户终端在一定时间内没收到任何应答信息，则采用重新定位机制。
重新定位机制的定位时间间隔通过设置定时器来控制，时间一到重新发送定位请求，还要设置一个计数器记录重新发送定位请求的次数，如果超过一定阈值，则停止定位请求，作为错误事件报告用户终端。
另外，还需注意：要根据实际应用场所的情况，在相同的Ｚ坐标方向分层的入口安置带有相同Ｚ坐标信息的广播基站；在不同的Ｚ坐标方向分层的入口安置带有不同Ｚ坐标信息的广播基站。如对于小区中的楼房，Ｚ坐标分层既为楼层，需在同一楼层的不同入口处安置有相同Ｚ坐标信息的广播基站，在不同楼层入口处安置带有不同Ｚ坐标信息的广播基站。
信息转发基站的安置，也要确保在应用场所内，用户终端在可能到达的任何一点发送信息，都能被在相同分层内的至少三个信息转发基站收到。
本程序使用Ｃ语言编写，在此省略。
技术创新
２．４广播基站
用于广播Ｚ坐标信息，其主要包括外部存储模块，无线射频模块，控制器模块。外部存储模块用于存储Ｚ坐标信息。
２．５中心基站，
其主要包括无线射频模块，控制器模块，计算机接口模块。其中计算机接口模块通过串口将中心基站收到的无线定位信号传输到中心监控计算机
２．６中心监控计算机
中心监控计算机是利用现有的数据库软件支撑。经触发可打开一张含有用户终端使用者姓名，性别，年龄，所处位置等信息的表单，并可打开一张电子地图，可警醒直观的看到用户终端发出信息时所处位置。
３硬件实现
主要使用的硬件有以下几种：
３．１单片机
本系统使用ＡＴ８９Ｓ５２单片机，ＡＴ８９Ｓ５２是ＡＴＭＥＬ公司设
计生产的一种低功耗高性能的ＣＯＭＳ８位微控制器，它采用
ＡＴＭＥＬ公司的高精度非易失性存储技术制造，并且与工业标准上的８０Ｃ５１指令系统及引脚兼容，片内的Ｆｌａｓｈ允许程序存储
器在系统内重新编程或通过一个传统的非易失性的存储器进行编程。通过把通用的８位ＣＰＵ与内部可编程（ＩＳＰ：Ｉｎ－ＳｙｓｔｅｍＰｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ）的Ｆｌａｓｈ集成在一个芯片上，ＡＴ８９Ｓ５２成为了一个高效的微控制器，它应用灵活，价格低廉，可以解决复杂的控制问题。
３．２ＡＴ２４Ｃ１６串行ＥＥＰＲＯＭ芯片
ＡＴ２４Ｃ１６是串行电可擦除可编程只读存储器，提供２０４８字节存储空间。系统用其作为外部存储器，存储用户终端ＩＤ号、
与ＡＴ８９Ｓ５２一样，ＡＴ２４Ｃ１６也信息转发基站ＩＤ号等相关信息。
可以使用炜煌ＷＨ－５００Ｂ编程加密器进行读写，由此可以在计算机上直观地看到ＡＴ２４Ｃ１６的内部存储情况，或者向ＡＴ２４Ｃ１６
中写入计算机上预存的数据。
５结束语
本系统采用信息广播机制的无线三维定位方法，实现独立网络支持下的具有分层结构的建筑区域中的移动人员的无线三维定位，该系统结构简单，实用方便，非常适合于普通消费者使用。另外，本系统还具有较好的扩展功能，对软件进行一些改变，还可以作成一个简易的无线监控系统。
３．３ＣＣ１０００无线收发芯片
低电压无线产品设计生ＣＣ１０００是Ｃｈｉｐｃｏｎ公司为低功耗、
产的一种单片无线收发一体化芯片。主要使用ＩＳＭ（工业、科学、医疗）频段中的３１５、但也可以通过编４３３、８６８及９１５ＭＨｚ频率。程使其工作在３００－１０００ＭＨｚ的其他频率上。本系统工作频率为
－－
（下转第１４２页）
现场总线技术应用２００例》
３６０元／：
单片机开发与应用
中文核心期刊《微计算机信息》（嵌入式与ＳＯＣ）２００７年第２３卷第９－２期
通讯地址：（４５４００３河南省焦作市焦作大学计算机系）邢文生
（收稿日期：２００７．８．２３）（修稿日期：２００７．９．２５）
的位置使用ＧｅｔＣｕｒｓｏｒＰｏｓ（ＰＯＩＮＴＡＰＩ）函数，ＰＯＩＮＴＡＰＩ是坐标点。设置当前鼠标的位置使用ＳｅｔＣｕｒｓｏｒＰｏｓ（Ｘ，Ｙ）函数，（Ｘ，Ｙ）是鼠标的水平、垂直方向坐标值。使用前需要声明如下：
ＰｒｉｖａｔｅＤｅｃｌａｒｅＦｕｎｃｔｉｏｎＧｅｔＣｕｒｓｏｒＰｏｓＬｉｂ＂ｕｓｅｒ３２＂（ｌｐＰｏｉｎｔＡｓＰＯＩＮＴＡＰＩ）ＡｓＬｏｎｇ
ＰｒｉｖａｔｅＤｅｃｌａｒｅＦｕｎｃｔｉｏｎＳｅｔＣｕｒｓｏｒＰｏｓＬｉｂ＂ｕｓｅｒ３２＂（ＢｙＶａｌＸＡｓＬｏｎｇ，ＢｙＶａｌＹＡｓＬｏｎｇ）ＡｓＬｏｎｇ
使用上面函数，模拟鼠标指针移动的子程序如下：
ＰｒｉｖａｔｅＳｕｂＶ＿Ｍｏｕｓｅ＿Ｍｏｖｅ（Ｘ＿ＰＡｓＩｎｔｅｇｅｒ，Ｙ＿ＰＡｓＩｎｔｅｇｅｒ）ＤｉｍＣｕｒｓｏｒＰｏｓＡｓＰＯＩＮＴＡＰＩＤｉｍＰｏｓＸ，ＰｏｓＹＡｓＤｏｕｂｌｅＤｉｍｔｍｐＡｓＬｏｎｇ
获得当前鼠标位置ｔｍｐ＝ＧｅｔＣｕｒｓｏｒＰｏｓ（ＣｕｒｓｏｒＰｏｓ）’
设置Ｘ新坐标ＰｏｓＸ＝ＣｕｒｓｏｒＰｏｓ．Ｘ＋Ｘ＿Ｐ’
设置Ｙ新坐标ＰｏｓＹ＝ＣｕｒｓｏｒＰｏｓ．Ｙ＋Ｙ＿Ｐ’
改变鼠标位置ｔｍｐ＝ＳｅｔＣｕｒｓｏｒＰｏｓ（ＰｏｓＸ，ＰｏｓＹ）’
（上接第２９４页）
本文作者的创新点：该系统不依赖于任何现有网络，是一个完全自制的地面无线三维定位网络系统。这样，用户无需交付使用费。
参考文献
［１］邱善勤等．移动通信定位技术之比较．电子科技大学学报，２００３，６
吴振宇，采用ＧＰＲＳ定位的车载卫星定位系统，公路［２］高旭巍，
交通科技
［３］吴振纲，陈虎，ＰＬＣ的人机接口与编程［Ｊ］微计算机信息，２００５，８－１：２１－２３
作者简介：王建茹，女，１９７８．０４生，汉族，在读硕士研究生，研究方向：高频技术，贾宝敦，男，高级工程师，硕士生导师，研究方向：无线通信。
ＥｎｄＳｕｂ
上面函数中输入参数Ｘ＿Ｐ、Ｙ＿Ｐ代表鼠标需要模拟移动的位移值，例如要模拟鼠标左移５ｐｉｘ时的代码是Ｖ＿Ｍｏｕｓｅ
技
术创新
＿Ｍｏｖｅ（－５，０）。
６实际使用时说明
首先将上面子程序编制成应用程序。放映前先启动该应用程序，再启动ＰｏｗｅｒＰｏｉｎｔ放映程序，这样教师就可以使用遥控器来远程控制放映。同时该应用程序不影响的鼠标正常操作，即教师仍可象平时一样使用鼠标控制放映。
Ｂｉｏｇｒａｐｈｙ：Ｗａｎｇｊｉａｎｒｕ，ｆｅｍａｌｅ，ｂｏｒｎｉｎＡｐｒｉｌ，１９７８，ｔｈｅＨａｎｎａｔｉｏｎａｌｉｔｙｍａｓｔｅｒ，ｒｅｓｅａｒｃｈｄｉｒｅｃｔｉｏｎ：ｈｉｇｈｆｒｅｑｕｅｎｃｅｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ．ＪｉａＢａｏｄｕｎ，ｍａｌｅ，ｓｅｎｉｏｒｅｎｇｉｎｅｅｒ，ｍａｓｔｅｒ’ｓｔｕｔｏｒ，ｒｅｓｅａｒｃｈｄｉ－ｒｅｃｔｉｏｎ：ｗｉｒｅｌｅｓｓｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ．
（１０００２２北京北京工业大学应用数理学院近代高频实验室）
王建茹贾宝敦马剑哲王敏
７结束语
本文使用红外线遥控器模拟鼠标操作，进而控制Ｐｏｗｅｒ－成本低、易于实现的特点。使用Ｐｏｉｎｔ的放映，具有使用方便、
ＵＳＢ２．０接口，硬件有即插即用和热插拔功能。程序代码在ＷｉｎｄｏｗｓＸＰ、ＶＢ６．０环境下调试通过。
本文创新点：本文使用红外线遥控器产生鼠标操作信号，使用ＡＰＩ函数模拟鼠标鼠标操作，进而无线控制ＰｏｗｅｒＰｏｉｎｔ放映。与微机通信使用ＵＳＢ２．０接口，有即插即用和热插拔功能。
项目经济效益２６万元参考文献
［１］李密，吕钊．一种由单片机实现的远程控制系统设计［Ｊ］微计算机信息，２００３，８：４６－４７
（新疆大学）马剑哲
（ＲＦｌａｂ，ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＡｐｐｌｉｅｄＳｃｉｅｎｃｅ，ＢｅｉｊｉｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００２２，Ｃｈｉｎａ）ＷａｎｇｊｉａｎＲｕＪｉａＢａｏＤｕｎＭａｊｉａｎＺｈｅＷａｎｇＭｉｎ
通讯地址：（１０００２２北京北京工业大学应用数理学院近代高频实验室）王建茹
（收稿日期：２００７．７．２３）（修稿日期：２００７．８．２５）
（上接第３１２页）参考文献
［１］ＷａｌｔＫｅｓｔｅｒ．ＨｉｇｈＳｐｅｅｄＤＡＣｓａｎｄＤＤＳＳｙｓｔｅｍｓ：ＨｉｇｈＳｐｅｅｄＤｅｓｉｇｎＴｅｃｈｎｉｑｕｅｓ．ＡｎａｌｏｇＤｅｖｉｃｅｓＩｎｃ［Ｍ］．，１９９９
［２］姚天任江太辉数字信号处理［Ｍ］华中科技大学出版社２００２［３］流金岭宋连友．数字视频接口信号测试方法［Ｊ］微计算机信息，２００６，１１－１：１４７－１４９
［４］黄云志等基ＦＦＴ的频谱校正方法及应用［Ｊ］仪器仪表学报２００１
［５］索中英王丽肖明清．在通用测试平台中基于小波包理论的信号测试研究［Ｊ］微计算机信息，２００６，６－１：１４７－１４９
作者简介：莫徽忠（１９７０￣），男，广西临桂人，广西柳州职业技术学院讲师，硕士，研究方向：自动化控制，通信技术。
［２］ＳｉｌｉｃｏｎＬａｂｏｒａｔｏｒｉｅｓＩｎｃ．ＣＰ２１０２ＰｒｏｄｕｃｔＤａｔａＳｈｅｅｔ，ｈｔｔｐ：／／
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［３］范逸之等．ＶｉｓｕａｌＢａｓｉｃ与ＲＳ－２３２串行通信控制．北京：中国青年出版社，２００２．１
作者简介：邢文生（１９６９－），男，汉族，控制工程硕士，焦作大学计算机系副教授，研究方向：计算机控制系统。
Ｂｉｏｇｒａｐｈｙ：ＸｉｎｇＷｅｎｓｈｅｎｇ（１９６９－），ｍａｌｅ，ｈａｎ，ｐｏｓｔｇｒａｄｕａｔｅ，ａｎａｓ－ｓｏｃｉａｔｅｐｒｏｆｅｓｓｏｒｉｎｃｏｍｐｕｔｅｒｄｅｐａｒｔｍｅｎｔｏｆＪａｏｚｕｏＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，ｒｅ－ｓｅａｒｃｈｄｉｒｅｃｔｉｏｎ：ｃｏｍｐｕｔｅｒｃｏｎｔｒｏｌｓｙｓｔｅｍ．
（４５４００３河南焦作焦作大学计算机工程系）邢文生杜冬高
李希臣
Ｂｉｏｇｒａｐｈｙ：ＭｏＨｕｉｚｈｏｎｇ（１９７０￣），ｍａｌｅ，ｂｏｒｎｉｎＩｉｎＧｕｉ，Ｇｕａｎｇｘｉ，
ｍａｓｔｅｒｄｅｇｒｅｅ，
ＬｉｕＺｈｏｕＶｏｃａｔｉｏｎａｌ＆Ｔｅｃｈｎｉｃａｌｃｏｌｌｅｇｅ，ｌｅｃｔｕｒｅ，（５４５００６广西柳州柳州职业技术学院）莫徽忠
ｒｅｓｅａｒｃｈｉｎａｕｔｏｃｏｎｔｒｏｌａｎｄｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ．（ＬｉｕＺｈｏｕＶｏｃａｔｉｏｎａｌ＆Ｔｅｃｈｎｉｃａｌｃｏｌｌｅｇｅ，ＧｕａｎｇＸｉ５４５００６）ＭｏＨｕｉｚｈｏｎｇ
通讯地址：（５４５００６广西柳州柳州职业技术学院）莫徽忠
（收稿日期：２００７．７．２３）（修稿日期：２００７．８．２５）
ＬｉｕＺｈｏｕ
（ＤｅｐａｒｔｍｅｎｔｏｆＣｏｍｐｕｔｅｒＳｃｉｅｎｃｅ，ＪｉａｏｚｕｏＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，ｈｅｎａｎ４５４００３）ＸｉｎｇＷｅｎＳｈｅｎｇＤｕＤｏｎｇＧａｏＬｉＸｉＣｈｅｎ
－－
３６０元／：现场总线技术应用２００例》