RSSI 室內節點(diǎn)定位系統設計

　　匯聚節點(diǎn)設計

　　匯聚節點(diǎn)包括控制器模塊、射頻模塊、通信模塊、電源模塊等部分組成，其主要功能是通過(guò)射頻模塊收集信標節點(diǎn)的測量信息，計算目標節點(diǎn)與各個(gè)信標節點(diǎn)的距離，并通過(guò)串口將各個(gè)信標節點(diǎn)編號和距離傳給位置計算裝置。在較大規模的網(wǎng)絡(luò )部署中，也可通過(guò)ZigBee網(wǎng)絡(luò )將距離數據傳給遠端的位置計算裝置。匯聚節點(diǎn)控制器同樣采用CC2430芯片，匯聚節點(diǎn)的系統組如圖5所示。

　　串口通信模塊采用了控制器的USART片內外設，可輸出TTL的串口通信數據。由于位置計算裝置多采用PC機，最新生產(chǎn)的PC機一般都取消了RS232通信接口，采用更為方便的USB接口，故在匯聚節點(diǎn)中采用了Philips公司的PL2303數據轉換芯片^[7]，可將TTL的串口數據轉換成USB通信數據，方便與電腦連接。PL2303的轉換電路如圖6所示?！　?/p>

 

　　一般PC機的USB接口可提供5V的直流電源，最大電流可達500mA，足以滿(mǎn)足匯聚節點(diǎn)的電源需求。匯聚節點(diǎn)通過(guò)USB接口從位置計算裝置獲得5V電源，輸入的5V電源首先通過(guò)電容濾波，再通過(guò)穩壓芯片輸出給處理器穩定的3.3V工作電壓，在該節點(diǎn)中，選用專(zhuān)為通信控制芯片提供轉換電壓的LM1117為轉換芯片，它具有功耗低，體積小等優(yōu)點(diǎn)。又因為電壓中含有許多高頻干擾源，這些高頻成分很容易經(jīng)過(guò)電源進(jìn)入通信系統中。另外系統自身的發(fā)送頻率也會(huì )經(jīng)過(guò)電源感應反饋到通信系統造成干擾。因而可在電源電路中加入220μH的電感，與并入多個(gè)不同容值的電容所構成的濾波電路來(lái)抑制各種高頻信號。使節點(diǎn)能夠得到穩定可靠且低干擾的電源，保證其可靠運行。具體電源電路如圖7所示?！　?/p>

 

　　系統軟件設計

　　定位系統需要目標節點(diǎn)、信標節點(diǎn)、匯聚節點(diǎn)、位置計算裝置協(xié)調工作完成定位功能，其中的目標節點(diǎn)具有兩種工作模式，連續模式和命令模式。在命令模式下，當目標節點(diǎn)接收到機器人發(fā)出的定位命令后，進(jìn)行RSSI測距;在連續模式下，目標節點(diǎn)連續發(fā)送射頻信號進(jìn)行RSSI測距。兩者主要工作步驟相似，下面僅對目標節點(diǎn)基于命令模式定位方法的工作步驟進(jìn)行描述。其中測距公式采用式(1)計算。
        

 　　式中，為接收到信號強度，模型參數A、n是根據實(shí)際環(huán)境測的數據得到的。 
          

　　通過(guò)公式(2)計算出目標節點(diǎn)與各個(gè)信標節點(diǎn)的距離d(m)，其中的μ為修正系數可通過(guò)信標節點(diǎn)的位置可知。

　　具體工作步驟如下：

　　(1)信標節點(diǎn)啟動(dòng)，首先初始化，然后立即進(jìn)入實(shí)時(shí)監測射頻同步信號狀態(tài)。

　　(2)目標節點(diǎn)通過(guò)串口通信模塊接收到移動(dòng)機器人的定位請求后，立即發(fā)送射頻信號，其中的射頻信號攜帶目標節點(diǎn)的ID信息。