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1、基于CSS对特定目的的精准定位摄像捕捉监控系统系统中主要包括3个固定基站BS、3个固定云台摄像机和特定的挪动标签tagx，以及用于数据处理计算的位置处理终端和步进电机的主控芯片。其中3个基站BS和云台摄像机的坐标在该定位网络中是固定且已知的。系统工作时，为获得挪动标签tagx的实时图像信息，首先要使定位模块工作计算出目的的位置信息。挪动标签发出chirp信号后，3个基站承受并反应回信号，同时将得到的时差信息数据通过网络节点传给位置定位处理器，再由TODA算法得出挪动标签在此定位网络的位置坐标。由目的的位置坐标计算出间隔目的标签最近的云台摄像机，于此摄像机对目的挪动标签进展图像收集，并将图像传给
2、显示终端。为了简化系统的计算，进步工作效率，将3个云台摄像设备安装在3个基站BS处。这样离挪动标签最近的云台摄像机便是最早反应给挪动标签的基站处的云台摄像机。4硬件的设计4.1定位模块的硬件设计定位模块主要采用Nanotron提供nanoPAN5375射频模块。该模块基于nTRX芯片，体积仅29mmX15mm，缺乏4mm厚，集成了巴伦电路、带通滤波器、20dbm功率放大器、集成2.4GHz的芯片天线和nanoLOC芯片所有必须的元器件，进而构成完好的射频模块。同时提供了基于nanoLOC收发器的开发套件，具有设计完善、功能易用的特点，可以用于RTLS以及具有位置感悟功能系统的快速开发，因此利用
3、nanoPAN5375模块可以为客户提供更为完善的效劳。nanoLOC是采用Nanotron独特线性调频扩频(CSS)通讯技术的高集成度混合信号芯片。在提供较高无线通讯性能的同时，该芯片也提供了准确测距功能，可以用于开发测距系统以及具有位置感悟功能的无线传感器网络。nanoLOC提供3个可自由调整中心频率的非重叠2.4GHzISM频道，支持多个独立物理层网络，并可以进步与现有2.4GHz无线技术共存时的网络性能。芯片的数据通讯速率为125-2Mbps可选。它包含一个性能卓越的MAC控制器，提供对载波侦听多路访问/冲突防止CSMA/CA和时分多址接入TDMA协议的支持，并实现前向纠错(FEC)和
4、128位硬件加密。为了降低对微控制器和软件的要求，NanoLOC芯片同时提供不规那么的自动地址匹配及数据包重发功能。STM32F103是专门设计于知足集低功耗、高性能、实时性等要求的微处理器.它具有512KB嵌入式Flash和64KB嵌入式SRAM,可以以CPU时钟速度进展读/写,工作频率可达72MHz,具有串口,JTAG接口,USB接口,SPI接口等13个通讯接口.本系统采用STM32F103通过SPI接口使用nanoLOCnTRX驱动发送MAC层信息给nanoLOCTRX收发器来驱动无线通讯模块,控制nanoPAN5375模块收发信号的工作,并将测距数据通过USB接口传送到位置终端处理器位
5、置终端处理器可选择PC终端或其他处理器。4.2云台转动模块的硬件设计AT89c52是Atemel公司消费的低电压、高性能CMOS微处理器，片内带有8KB的可复杂擦写只读程序存储器，共有4个八位I/O接口，功能强大。L298N是SGS半导体公司消费的步进电机专用芯片，能产生四相控制信号，输出功率高，可用于控制两相、三相、四相多种步进电机，可与单片机连接，并由其进展控制。以AT89C52作为云台转动模块的主控芯片，以P0、P1口作为信号的输入口，用来接收位置处理终端器传来的位置坐标信息，信息数据经过运算处理以后，再通过P2口输出脉冲给L298N,进而步进电机的驱动电路工作驱动电机转动相应的角度，云
6、台上的摄像机便可以随之转向了目的，捕捉到挪动标签的实时图像信息。每个脉冲会使步进电机带动云台转动一定的角度，这个角度便是摄像头转动的最小角度，这个最小角可以根据实际需要设定。本设备暂且设定15，所以摄像头转动的角度为15的倍数。点击选择用四相步进电机，四位的I/O接口分别控制程度和垂直方向的步进电机转动，以P2口的低四位来控制垂直方向的步进电机，高四位来控制程度方向的步进电机。四相步进电机有三种工作方式：单四拍、双四拍和八拍，四拍时步距角为1.8，八拍是步距角为0.9.可更具设备的需求选择不同的工作方式。为了进步本系统的精准性，我们选择八拍的工作方式，anzhaoA-AB-B-BC-C-CD-
7、D-AD-A)一次通电，步进电机即可以顺时针正传，而反向通电时，步进电机便逆时针反转，点击的转速我们那么可以通过改变脉冲信号的频率来控制。下列图为主控芯片控制垂直方向步进电机的电路图，为了单片机不受电机转动带来的干扰，能稳定工作，驱动电路里键入了反相器和光耦耦合，这样保证了单片机更加稳定精准的工作。主控芯片控制垂直方向步进电机的电路图参考文献1.田孝华，周义建.无线电定位理论与技术M.国防工业出版社,2020.2.周柳奇基于脉冲分配器和步进电机的摄像机云台控制*.山西电子技术2021年第5期：16、17、253.吴佳栋，朱杰基于TDOA方法的地面无线定位系统设计与分析J电子测量技术，2020年
8、第34期(3)：15-174.杨锌,林基明,刘争红.基于nanoLOC的嵌入式定位系统计算机系统应用2021年第9期(21)：38-425.余芳文,胡旭科.基于线性调频的nanoLOC新技术与应用研究.信息通讯2020年第2期:4-6.6.马潮高档8位单片机ATmega128原理与开发应用指南M北京航空航天大学出版社，2004年7.孟祥亮.林基明.刘争红嵌入式Chirp定位系统视频传输的研究与实现.桂林科技大学学报2021年6月第3期：173-1788.陈志旺等STM32嵌入式微控制器快速上手电子工业出版社2021年1月9.胡贞李明秋控制工程根底.国防工业出版社2006年4月10.nanoLOC芯片和nanoPAN5375模块原理及产品讲明书.Nanotron公司作者简介第一赵蕾，1989.07.08，女，硕士研究生，山东科技大学，学生，控制理论与控制工程专业第二山东科技大学：宋翠萍，石婕，邱思思，胡桂芝，郭倩何