Zigbee定位组网系统及方法技术方案

本发明专利技术提供一种Zigbee定位组网系统及方法，作为中心节点的组网设备广播发送信标以组网，信标包括组网的网络结构类型的字节信息；作为参考节点的组网设备在接收到信标时进行解析，当字节信息中的网络结构类型需要参考节点时，则作为参考节点的组网设备加入该作为中心节点的组网设备所在网络中，否则作为参考节点的组网设备不加入该网络；作为定位标签的组网设备在接收到信标时进行解析，当字节信息中的网络结构类型需要定位标签时，则作为定位标签的组网设备加入该网络中，否则作为定位标签的组网设备不加入该网络。本发明专利技术通过发起组网的信标，其他组网设备通过收到的信标判断自身是否需要组进此网络，从而形成需要的网络结构类型。

【技术实现步骤摘要】
Zigbee定位组网系统及方法
本专利技术涉及通信
，特别涉及一种Zigbee(紫蜂协议)定位组网系统及利用该Zigbee定位组网系统实现的Zigbee定位组网方法。
技术介绍
ZigBee无线通信技术是一种低速率、低功耗、低成本的双向无线通信网络技术，可广泛应用于各个行业监控、安全系统、传感器传输网络、智能家居控制等领域。它工作在868MHz、915MHz和2.4GHz三个频段上，共有27个信道，通讯距离从标准的75m到几百米、甚至上千米。其中，工作于2.4GHz频段时提供250kbps的数据传输率，适用于高吞吐量、低延时或低作业周期的场合；工作于868/915MHz频段时提供20kbps、40kbps的数据传输率，适用于低速率、高灵敏度和大面积的场合。ZigBee协议栈是基于标准的七层开放式系统互联(OSI)模型，但仅对那些涉及ZigBee的层给予定义。IEEE(电气和电子工程师协会)802.15.4-203标准定义了物理层(PHY)和介质接入控制子层(MAC)；ZigBee联盟提供了网络层(NWK)和应用层(APL)框架的设计。其中应用层的框架包括应用支持子层(APS)、Zigbee设备对象(ZDO)和由制造商制定的应用对象。ZigBee协议栈的每一层为其上层提供一组特定的服务：一个数据实体提供数据传输服务，一个管理实体提供其他全部服务。每个服务实体通过一个服务接入点(SAP)为其上层提供服务结构，并且每个SAP提供了一系列的基本指令来完成相应的功能。基于Zigbee协议栈的定位网络由三种设备节点组成：中心节点、参考节点和终端标签。中心节点是网络的发起者和组织者；参考节点负责网络内信息帧的路由并提供定位点的参考坐标；终端标签则是需要定位的移动个体。标签的信号广播后被参考节点接收并根据信号强度转换为距离信息，该距离信息随后附加参考节点的ID(身份标识)信息都反馈到标签。周期时间内，标签对比接收到的各个参考节点的距离信息，进行排序后将距离最近的参考节点信息发到中心节点。中心节点汇总所有标签的信息并传递到后台web(万维网)服务器上，根据参考节点的坐标和到标签的距离在2D(二维)位置图中标记出位置。上述三种设备节点组成的网络可以有3种不同的网络结构类型分别是：星型结构、树形结构和网状结构。这些网络结构在ZStack协议栈(针对Zigbeepro协议)版本2.5.1a中已定义，只要修改宏即可调用，但是通过测试得到的结果是星型结构，树形结构和网状结构，其效果全部类似网状结构。另一种可能遇到的实际情况是：通过自定义网络类型将参考节点排除出组网流程，使标签只与中心节点组网，从而形成特定的节点与标签定位。只要标签组到中心节点的网络内，中心节点就上报定位数据，这种网络类型类似星型结构。上面的这些情况可通过修改网络结构类型来加以控制。在ZStack协议栈中，组网都是通过信标发起的。信标由主协调器的MAC层生成，并向网络中的所有从设备发送，以保证各从设备与主协调器同步，使网络运行的成本最低，即采用信标网络通信，可减少从设备的功耗，保证正常的通信。通常设备中的MAC层服务数据单元(MSDU)包括超帧格式、未处理事务地址格式、地址列表能及信标载荷。如果在MSDU前面，加上MAC层帧头(MHR)，在MSDU结尾后面，加上帧尾(MFR)，则MHRMSDU和MFR共同构成了MAC层信标帧(即MAC层协议数据单元—MPDU)，其中，MHR包括MAC帧的控制字段、信标序列码(BSN)以及寻址信息；MFR包含16位帧校验序列(FCS)。在MAC层生成的MAC层信标作为物理层信标包的载荷(PSDU)发送到物理层。同样，在PSDU前面，需要加上一个同步帧头(SHR)和一个物理层帧头(PHR)，其中，SHR包括前同步帧序列和帧起始定界符(SFD)；PHR中包含有PSDU长度的信息。使用前同步码序列的目的是使从设备与主协调器达到符号同步，因此，SHR、PHR以及PSDU共同构成了物理层的信标包(PPDU)。通过上述过程，最终在PHY层就形成了网络信标帧，一个帧信号在MAC层和PHY层分别都要加上所对应层的帧头和帧尾，最后在PHY层形成相应的帧信号。现有技术中，通过组网完成后再进行调整的方法也能实现特定的网络结构类型，比如当前网络不需要参考节点，而参考节点已经组到了网络里，那么就必须定义通信规则，使中心节点通知参考节点脱离。但是，这种方法实现起来易出问题也麻烦。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是为了克服现有技术中通过组网完成后再进行调整以实现特定的网络结构类型的方式导致该方法实现起来麻烦且易出问题的缺陷，提供一种Zigbee定位组网系统及方法。本专利技术是通过下述技术方案来解决上述技术问题的：本专利技术提供一种Zigbee定位组网系统，其包括一个作为中心节点的组网设备，其特点在于，该作为中心节点的组网设备用于广播发送一信标以组网，该信标包括该组网的网络结构类型的字节信息；作为参考节点的组网设备用于在接收到该信标时进行解析，当该字节信息中的网络结构类型需要参考节点时，则该作为参考节点的组网设备加入该作为中心节点的组网设备所在网络中，否则该作为参考节点的组网设备不加入该网络；作为定位标签的组网设备用于在接收到该信标时进行解析，当该字节信息中的网络结构类型需要定位标签时，则该作为定位标签的组网设备加入该网络中，否则该作为定位标签的组网设备不加入该网络。较佳地，该字节信息为StackProfile(栈配置)字节。因为ZStack协议栈代码是半开源，所以只能对已经封装好的信标进行改造。在已经封装的信标中StackProfile这个字节是用于定义网络类型的，而实际情况中这个字节基本不起作用，因此修改此字节没有副作用。本专利技术还提供一种Zigbee定位组网方法，其特点在于，其利用上述的Zigbee定位组网系统实现，该Zigbee定位组网方法包括以下步骤：该作为中心节点的组网设备广播发送一信标以组网，该信标包括该组网的网络结构类型的字节信息；作为参考节点的组网设备在接收到该信标时进行解析，当该字节信息中的网络结构类型需要参考节点时，则该作为参考节点的组网设备加入该作为中心节点的组网设备所在网络中，否则该作为参考节点的组网设备不加入该网络；作为定位标签的组网设备在接收到该信标时进行解析，当该字节信息中的网络结构类型需要定位标签时，则该作为定位标签的组网设备加入该网络中，否则该作为定位标签的组网设备不加入该网络。较佳地，该字节信息为StackProfile字节。在符合本领域常识的基础上，上述各优选条件，可任意组合，即得本专利技术各较佳实例。本专利技术的积极进步效果在于：本专利技术通过修改ZStack协议栈代码，发起组网的信标，指示所需要的网络结构类型，其他组网的组网设备通过接收到的信标判断自身设备是否需要组进此网络中，从而形成需要的网络结构类型，相对于组网完成后再进行调整以实现特定的网络结构类型的方式，本专利技术实现起来更高效、不易出问题。附图说明图1为本专利技术较佳实施例的Zigbee定位组网系统中中心节点广播信标的示意图。图2为本专利技术较佳实施例的Zigbee定位组网系统中中心节点与定位标签完成组网的示意图。具体实施方式下面通过实施例的方式进一步说本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种Zigbee定位组网系统，其包括一个作为中心节点的组网设备，其特征在于，该作为中心节点的组网设备用于广播发送一信标以组网，该信标包括该组网的网络结构类型的字节信息；作为参考节点的组网设备用于在接收到该信标时进行解析，当该字节信息中的网络结构类型需要参考节点时，则该作为参考节点的组网设备加入该作为中心节点的组网设备所在网络中，否则该作为参考节点的组网设备不加入该网络；作为定位标签的组网设备用于在接收到该信标时进行解析，当该字节信息中的网络结构类型需要定位标签时，则该作为定位标签的组网设备加入该网络中，否则该作为定位标签的组网设备不加入该网络。

【技术特征摘要】
1.一种Zigbee定位组网系统，其包括一个作为中心节点的组网设备，其特征在于，该作为中心节点的组网设备用于广播发送一信标以组网，该信标包括该组网的网络结构类型的字节信息；作为参考节点的组网设备用于在接收到该信标时进行解析，当该字节信息中的网络结构类型需要参考节点时，则该作为参考节点的组网设备加入该作为中心节点的组网设备所在网络中，否则该作为参考节点的组网设备不加入该网络；作为定位标签的组网设备用于在接收到该信标时进行解析，当该字节信息中的网络结构类型需要定位标签时，则该作为定位标签的组网设备加入该网络中，否则该作为定位标签的组网设备不加入该网络。2.如权利要求1所述的Zigbee定位组网系统，其特征在于，该字节信息为StackProfile字节。3.一种Zigbee定位...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱志坚，
申请(专利权)人：芯讯通无线科技上海有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31