本实用新型涉及电子、通讯、与信息工程类的应用领域，涉及物联网、单片机和传感器技术，具体是涉及一种基于stm32和物联网的定位跟踪系统。
背景技术：
现有技术中，定位技术影响着包括军事、科技等多个领域，对人们的生活有着十分重要的影响。室外定位与室内定位的发展情况天差地别，实际应用中的作用和影响力差距很大。目前，室外定位的代表作品有全球定位系统(gps)，它发展的相当成熟，基本解决了室外定位的问题并在实践中起着极大的作用，对人们的生产生活极有益处。可惜的是，复杂的建筑物内部情况，各类各样物体的遮挡以及多径效应的影响，使得室内定位技术落后于室外定位，尚未成熟，还需要不断改进。出于人们日常生活的需求，人们对于室内定位技术的需求也越发明显。我国在物联网发展上处于领先状态，越来越多的学者和科研人员对于物联网加以研究利用。在物联网应用中有三项关键技术，分别是感知层、网络传输层和应用层。把所有物品通过信息传感设备与互联网连接起来，进行信息交换，即物物相息，以实现智能化识别和管理。出于物联网的发展，越来越多的项目与之挂钩。目前室内定位多是各类传感器与定位技术相辅相成，可惜的是还没有一种成熟全面的室内定位跟踪系统出现。本实用新型实现了一种实时采集数据，方便远程查看的定位跟踪系统，对于某些场合下的定位跟踪具有实用意义。
技术实现要素：
针对上述问题，本实用新型提供了一种基于stm32和物联网的定位跟踪系统，目的就在于结合微型计算机技术，传感器技术及物联网技术，实现了一种定位跟踪系统，以用于某些场合下对于目标位置状态的监控，可以远程查看并具备不俗的拓展性，并且充分地将新老技术结合，实现一种顺应时代发展的定位跟踪系统。
本实用新型的技术方案是：一种基于stm32和物联网的定位跟踪系统，通过无线信号相互连接的设备层、平台层及应用层；
所述的设备层包括通过无线信号相互连接的三路超声波测距模块、运动处理组件、主控芯片及通信模块。
进一步的，所述的三路超声波测距模块、运动处理组件经过主控芯片后通过通信模块与平台层无线连接。
进一步的，采用三路超声波测距模块实现x、y、z三轴的位置信息采集，利用运动处理组件采集x、y、z三轴的三轴角速度及三轴加速度的数据，并将数据发送至平台层，最终于应用层上实现对目标信息的查看。
进一步的，所述通信模块采用3.3v的电源，通过无线信号连接至平台层。
进一步的，所述的平台层采用阿里云物联网平台；应用层采用阿里云的web可视化编程生成的web网页。
本实用新型的有益效果是：本实用新型采用三路超声波测距模块，在运动处理组件的修正之下实现了对于目标位置的判断，并且采集并处理了目标的状态信息；利用通信模块以tcp/mqtt协议的方式实现与阿里云物联网平台连接，可以在阿里云物联网平台与传感层之间实现数据通信，并将数据源配置到web网页之上以实时显示目标的多种信息；阿里云物联网的利用大大提升了系统的可扩展性并且实现了数据的远程通信，即使与目标相隔千米照样可以通过网页来查看目标的位置和姿势，对于某些需要远程监控目标位置信息的场合具有实际作用；本系统采用无线通信的方式将数据上传至阿里云物联网，具有很大的扩展性的同时，可以远程查看目标的位置、状态等信息，实现对于目标的实时数据采集、处理及监控，能够方便用户使用。
附图说明
图1是本实用新型的结构示意图；
图2是本实用新型中各模块的电路连接图；
图3是本实用新型中主控芯片的电路连接图；
图4是本实用新型的工作原理图；
图中1是设备层，11是三路超声波测距模块，12是运动处理组件，13是主控芯片，14是通信模块；
2是平台层；3是应用层。
具体实施方式
为了更清楚地说明本实用新型的技术方案，下面结合附图对本实用新型的技术方案做进一步的详细说明：
一种基于stm32和物联网的定位跟踪系统，通过无线信号相互连接的设备层1、平台层2及应用层3；
所述的设备层1包括通过无线信号相互连接的三路超声波测距模块11、运动处理组件12、主控芯片13及通信模块14；
具体的，本实用新型所述的一种基于stm32和物联网的定位跟踪系统具体包括：设备层1的三路超声波测距模块11(型号：hc-sr04)、运动处理组件12(型号：mpu6050)、主控芯片13(stm32f103zet6)、通信模块14(esp8266-12e)，平台层2的阿里云物联网平台和应用层3的web网页；
其中，层超声波测距模块11(hc-sr04)：轻巧，成本很低；测量目标周围的距离以确定目标的位置，缺乏温度补偿模块使得需要根据温度调节声速的大小以缩小所测位置与实际位置的误差；
运动处理组件12(mpu6050)：以数字输出6轴的旋转矩阵、四元数、欧拉角格式的融合演算数据；数字运动处理(dmp)引擎可减少复杂的融合演算数据、感测器同步化、姿势感应等的负荷；三轴角速度传感器与三轴加速度传感器可以清晰的表明目标的姿势；
主控芯片13(stm32f103zet6)，是stm32f10x系列的单片机，这是一款功耗非常低，性能很好，同时价格很便宜的系列单片机，功能非常强大；它使用的是专门为低成本，高性能，低功耗的嵌入式开发设计的armcortex-m内核，不仅如此，还具有丰富的外设，可以供开发者灵活开发；在低功耗和集成度方面具有很优秀的竞争力；可以查阅的资料很全面，功耗很低，运算能力很强，适合本实用新型需要多个模块的需求；
通信模块14(esp8266-12e)：采用的无线通信技术是wifi，wifi的传输速度远高于一般的通信技术，用以连接至阿里云物联网平台；可以实现高速传输，同时可以接入大量节点，便于扩展，成本适中，是本设计最优的选择方案；esp8266-12e常常被用于wifi网络的通信，支持标准的ieee802.11b/g/n协议，采用此模块为系统添加联网功能，连接简单易行；此模块电源需求为3.3v，对于供电要求严格稳定；
阿里云物联网平台：该平台属于国内比较便于利用和完善的物联网平台，智能硬件设备、产品可以通过mqtt、coap、https等协议接入阿里云物联网平台，方便轻松，并且阿里云提供大数据服务和云存储服务，在一个很大的数据量内是免费的，同时阿里云支持各式各样的网络设备连接，包括但不限于wifi、以太网；本实用新型就是采用mqtt协议实现设备与平台的数据通信的；
web网页：web可视化开发，web网页是利用阿里云的web可视化编程生成的；阿里云的lotstudio提供了web可视化开发，跳过复杂多变的代码，通过配置好的数据源和被拖动好的组件，即可监控数据，方便通信设备的查看；本实用新型就是将组件的数据源配置好，以实时显示、更新目标的位置、姿势等信息，方便远程查看这些数据；
当超声波测距模块的控制端置高电平至少10μs后，超声波测距模块自动发出8个40hz方波信号，当接收端接收到回波时，置为高电平，设置的定时器开始计时直至接收端恢复低电平，测得距离为高电平时间*声速/2；利用运动处理组件12采集并处理目标的姿态即三轴加速度、三轴角速度，其所具备的温度测量功能可以用来对于声速进行修正，关系为v＝331.45+0.606t(m/s)；而后通过通信模块以tcp/mqtt协议实现与阿里云物联网平台的数据通信并将数据发送至web网页以方便查看目标的位置、状态。
进一步的，所述的三路超声波测距模块11、运动处理组件12经过主控芯片13后通过通信模块14与平台层2无线连接。
进一步的，采用三路超声波测距模块11实现x、y、z三轴的位置信息采集，利用运动处理组件12采集x、y、z三轴的三轴角速度及三轴加速度的数据，并将数据发送至平台层2，最终于应用层3上实现对目标信息的查看。
进一步的，所述通信模块14采用3.3v的电源，通过无线信号连接至平台层2。
进一步的，所述的平台层2采用阿里云物联网平台；应用层3采用阿里云的web可视化编程生成的web网页。
如图1所述；利用定时器测得三路超声波测距模块11的接收端高电平时间，运动处理组件12测得的温度调整声速的大小，以确定目标的三路超声波测距模块11位置距离，运动处理组件12的三轴角速度与三轴加速度都取最大的量程以测得目标的姿势，丰富目标的动态信息；每隔2s采集一下数据，通过主控芯片13的控制使得设备正常采集数据并实现通信模块14的初始化和连接至热点；通过mqtt协议连接至阿里云物联网平台，在阿里云物联网平台创建好产品和设备以及所需要的属性，即可通过数据通信将属性即采集到的数据上报至阿里云物联网平台；lotstudio提供的web可视化开发，跳过复杂多变的代码，通过配置好的数据源和被拖动好的组件即可实时更新目标的位置、姿势，方便远程查看。
如图2所示，三路超声波测距模块11与主控芯片13连接，驱动电源为5v，控制端trig和接收端echo都与普通io口连接，其控制端trig配置为普通推挽输出，接收端echo设置为外部中断触发模式，使用定时器向上计数模式配合触发中断，在对trig一脚释放高电平信号后，经过10μs，三路超声波测距模块11会自动发射40khz的方波以及回波的检测，而后，echo输出高电平，经过对于其持续时间可以判断出距离；运动处理组件12与主控芯片13的连接采用模拟iic主从收发方式，即与普通io口2线连接，电源接3.3v，运动处理组件作12为从设备向主控芯片13发送数据，主控芯片13(单片机)作为主设备接收数据；通信模块14采取的是串口通信即使用uart接口来实现通信模块与主控芯片13(单片机)的通信，即与主控芯片13(单片机)所具有的usart2连接，其工作模式为station+ap；u2为预留串口，与主控芯片13(单片机)的usart1连接用于上位机调试；以上模块都要与主控芯片13(单片机)共地。
如图3所示，主控芯片13中的c1、c2两电容与y1晶振组成振荡电路作为32.768khz外部低速时钟；c3、c4两电容与y2晶振组成振荡电路作为8mhz的外部高速时钟；ret引脚外接复位电路用于给整个系统复位；其余电源以默认方式连接并配以滤波电容滤波。
另外，其左侧为组件栏可以选取所需要的组件，中间为效果图，右侧可以配置数据源将阿里云物联网平台上所采集的数据实时显示于web网页上；此外，还可以不断更新此web网页并发布，实现更多的功能，有着十分良好的拓展性。
如图4所示，软件算法工作流程为：首先给主控芯片13(单片机)上电，三路超声波测距模块11初始化，采用定时器计算高电平的时间以确定物体的位置，通过iic的方式与运动处理组件12进行数据通信，通过程序配置好运动处理组件12，其所得到的三轴加速度和三轴角速度相对较为准确无需修正，通过运动处理组件12上的温度传感器测得的温度对于超声波测距模块的声速实现修正，使得位置信息更加准确；使用串口通信与通信模块14进行数据通信，通信模块14连接热点以上网并利用tcp/mqtt协议成功连接至阿里云物联网平台，如若失败则检测连接热点、连接tcp、登录mqtt哪一步出错并且重新初始化；将数据间隔5s以json数据格式上报至阿里云物联网平台，阿里云物联网平台在接收到数据以后实时将web网页上对应的数据进行更新以方便查看。
三路超声波测距模块11、通信模块14和运动处理组件12通过转接板连接主控芯片13(单片机)并固定；再通过阿里云物联网平台所自动生成的链接可以访问we网页以实时查看物体的位置、状态。
1.一种基于stm32和物联网的定位跟踪系统，其特征在于，通过无线信号相互连接的设备层、平台层及应用层；
所述的设备层包括通过无线信号相互连接的三路超声波测距模块、运动处理组件、主控芯片及通信模块。
2.根据权利要求1所述的一种基于stm32和物联网的定位跟踪系统，其特征在于，所述的三路超声波测距模块、运动处理组件经过主控芯片后通过通信模块与平台层无线连接。
3.根据权利要求1所述的一种基于stm32和物联网的定位跟踪系统，其特征在于，采用三路超声波测距模块实现x、y、z三轴的位置信息采集，利用运动处理组件采集x、y、z三轴的三轴角速度及三轴加速度的数据，并将数据发送至平台层，最终于应用层上实现对目标信息的查看。
4.根据权利要求1所述的一种基于stm32和物联网的定位跟踪系统，其特征在于，所述通信模块采用3.3v的电源，通过无线信号连接至平台层。
5.根据权利要求1所述的一种基于stm32和物联网的定位跟踪系统，其特征在于，所述的平台层采用阿里云物联网平台；应用层采用阿里云的web可视化编程生成的web网页。
技术总结