隨著工廠企業(yè)規(guī)模生產(chǎn)規(guī)模不斷增加，動(dòng)輒幾千畝的生產(chǎn)廠區(qū)對于安全生產(chǎn)的全程人員管理提出更高要求，尤其是電力、煉油化工企業(yè)屬于高溫、高壓、易燃、易爆、有毒的危險(xiǎn)行業(yè)，加之具有生產(chǎn)裝置大型化、密集化、生產(chǎn)工藝復(fù)雜、生產(chǎn)過程緊密耦合等特點(diǎn)，與其他工業(yè)部門相比具有更大的危險(xiǎn)性。

如何加強(qiáng)管控，及時(shí)定位工廠人員位置，降低危險(xiǎn)事故發(fā)生的概率，一直是生產(chǎn)中的關(guān)鍵性問題。工業(yè)級技術(shù)的定位精度要求更高，要區(qū)分人群中的個(gè)人等，與專用標(biāo)簽和傳感器配套使用。

本文主要來介紹zigbee工業(yè)級定位方案。

TOF測距功能：

ZM5168 模塊具有硬件Time-of-Flight(ToF)引擎，該引擎具有測量兩個(gè)zigbee 節(jié)點(diǎn)間2.4GHz 信號傳輸時(shí)間的功能。通過測量節(jié)點(diǎn)間信號的傳輸時(shí)間，可推算出這兩個(gè)zigbee 節(jié)點(diǎn)的距離。在測量出zigbee 節(jié)點(diǎn)間的距離后可用于開發(fā)zigbee 節(jié)點(diǎn)定位等應(yīng)用系統(tǒng)。

兩個(gè)zigbee 節(jié)點(diǎn)間執(zhí)行ToF 的運(yùn)行機(jī)制為：本地節(jié)點(diǎn)發(fā)送一個(gè)ToF 報(bào)文給遠(yuǎn)端節(jié)點(diǎn)，遠(yuǎn)端節(jié)點(diǎn)對這個(gè)ToF 報(bào)文自動(dòng)回復(fù)一個(gè)應(yīng)答，如圖 所示。

ToF運(yùn)行機(jī)制

本地節(jié)點(diǎn)測量從發(fā)送ToF 報(bào)文到接收到應(yīng)答的時(shí)間，這個(gè)總的時(shí)間為。同時(shí)遠(yuǎn)端節(jié)點(diǎn)會(huì)記錄回復(fù)ACK 所需要的時(shí)間。把總的時(shí)間減去遠(yuǎn)端節(jié)點(diǎn)回復(fù)ACK 所耗費(fèi)的時(shí)間，就是信號在兩節(jié)點(diǎn)間來回總的時(shí)間。假設(shè)信號在兩節(jié)點(diǎn)間來回的時(shí)間相等，則兩節(jié)點(diǎn)間的信號傳輸時(shí)間為來回總的時(shí)間的一半，如公式所示。

公式 1 ToF時(shí)間計(jì)算公式

因?yàn)?/span>ToF 測距是依靠測量本地和遠(yuǎn)端節(jié)點(diǎn)的信號傳輸時(shí)間的，他會(huì)受到兩個(gè)節(jié)點(diǎn)的時(shí)鐘頻率誤差影響，為了減少這個(gè)影響，需要進(jìn)行反向測量，即由遠(yuǎn)端節(jié)點(diǎn)發(fā)送ToF 報(bào)文，本地節(jié)點(diǎn)回復(fù)應(yīng)答，然后把正向測量和反向測量的結(jié)果求平均，就能消除這個(gè)頻率誤差影響。ZM5168 的ToF 測距命令提供正向和反向測距的功能。

測試示例：(CMD 為命令，RSP 為應(yīng)答)

CMD：DE DF EF E1 20 01 00 08 AA

RSP： DE DF EF E1 20 01 00 07 00 01 54 28 2D FB 2D E6 00 01 42 50 2D FF 2E FA 00 01 36 7E 2D F2 2D F9 00 01 36 9E 2D E7 2D EE 00 01 4D 6B 2D F4 2E EC 00 01 3E E4 2D F5 2E F3 00 01 44 E6 2D EC 2D EF 00

命令需要正向測距8 次，返回的應(yīng)答有7 次是測距成功，返回的測距數(shù)據(jù)如所示。

把測出的ToF 時(shí)間乘以0.03 得到兩節(jié)點(diǎn)的距離，單位是厘米。

表 1 示例測試數(shù)據(jù)

致遠(yuǎn)電子zigbee無線定位方案