[发明专利]一种基于Zigbee技术和定向天线技术的防丢寻物器

说明书

技术领域：

本发明涉及一种基于Zigbee技术和定向天线技术的防丢寻物器，特别涉及一种兼具防丢和定位寻物功能的电子器件。

背景技术：

由于现实生活中，经常会发生身边的东西(如钥匙，钱包，小孩，宠物等)不小心丢失；因此需要一种既能够防止物品丢失，又能够给出用户被寻物(或人)的位置的防丢寻物器。现有的一些已实现了防丢或寻物功能的电子器件专利，如防丢器是由主机和从机两部分组成，当被防护对象(携带从机)离开监护人(携带主机)设定的安全距离时，主机就会发出声音或震动等信号的警报。寻物器也是由主机和从机组成，当物品遗失时，可按键发射端发出信号，使从机在有效距离范围内接收信号并发出一个声信号或者光信号提示用户快速寻找到物品。但此类产品在启用寻物功能的时候，只能使丢失物上携带的从机发出声信号或光信号，而声信号或光信号都受到使用者离丢失物品远近的距离限制，用户必须离丢失物比较近时才可以听得见声信号或看见光信号，因此寻物范围一般在20米距离左右。

发明内容：

本发明的主要目的在于提供一种基于Zigbee技术和定向天线技术的电子防丢寻物器，可以实现当被防丢的物体超过安全距离时，可以提示主机发出声音或震动的警报；当物体已经丢失时，主机上的LCD屏上可以指示出丢失物体的方向和显示离用户的距离值，从而通过角度-距离的极坐标定位出丢失物体具体位置，可以实现较远距离的寻物功能，搜寻范围一般在0米至300米。当主机离从机在20米以内的近距离时，主机可以按键发射信号使从机发出声音和亮灯，从而可以在近距离快速的寻找到从机。

为了实现上述目的，本发明的解决方案是：一种基于Zigbee技术定向天线技术的电子防丢寻物器，包括主机和从机两部分。主机包括定向天线，LCD显示屏，CC2430芯片模块，电源，键盘，发声装置，震动装置，从机包括天线，LED指示灯，CC2430芯片模块，电源，发声装置。使用时，用户手持主机，从机置于易丢失对象(人或物)上，其中可以实现一个主机对多个从机，且每个节点有自己独特的ID，互不干扰。

启用防丢功能时，当接收不到信号或者检测出距离超过设定的防丢安全距离时主机和从机都会发出声音和震动报警。主机和从机均选用CC2430芯片作为发射和接收芯片，CC2430芯片的休眠模式和转换到主动模式的超短时间的特性，特别适合要求电池寿命非常长的应用。采用CC2430获得信号强度值，通过测量信号强度来计算出距离，在CC2430芯片内建了一个指示信号强度的寄存器RSSI(Received Signal Strength Indicator)，其值与RF输入功率的对应关系如附图1所示。当两个节点之间建立起连接后根据RSSI的值即可计算出距离，其中D为距离，n为路径损失指数，A为以dBm表示的距离1米时的接收信号强度的绝对值。尽管仍然会因为空气温度、湿度等的不同以及干扰而存在一定的误差，但在这个问题中这些误差是可以忽略的。计算公式为

D＝10^{(|RSSI|-A)/10n}

启用寻物功能时，基于定向天线的技术，通过定向天线对接收的信号进行方向性的约束，如果发射节点在定向天线的方向上，接收到的信号最强，一旦方向发生了偏移，接收到的信号将随着偏移角度的增大衰减。因此可以在使用者旋转主机的过程中通过信号差分的方法计算出信号强度最大的方向，并在位于该方向时进行指示，从而确定出从机的方向，并通过CC2430芯片模块计算出从机离主机的距离数值直接显示在LCD屏幕上。

本发明设计出了一种电子防丢寻物器，采用基于ZigBee通信协议的无线网络定位技术，相比于传统的GPS、GPRS定位技术以及基于声纳、红外线、激光的定位方案，具有低成本、高精度、低能耗的特点，并且同一个终端可以管理一个网络，可扩展性强，搜寻距离扩大。采用定向天线技术，实现单个监控终端对目标物体的定位，相比于无线网络定位传统的两点和三点定位方法，使用更加方便，系统也更加简单，兼具便捷性和精确性。

附图说明：

图1RSSI值与RF输入功率对应关系

图2端点原理图

图3防丢程序框图

图4寻物程序框图

图5主机结构框图

图6从机结构框图

具体实施方案：

该电子防丢寻物器包括两个部件，一个用户手持设备(主机)，一个被安装在易丢失物品的部件(从机)。系统的基本工作过程为：

(1)防丢过程