一種便攜式無(wú)線(xiàn)搜救定位系統設計方案

圖3 協(xié)調器流程圖

圖4 終端流程圖

2.4 BI 和SI 的動(dòng)態(tài)設定調度算法

　　無(wú)線(xiàn)搜救器在搜尋遇難者的時(shí)候需要收集大量的RSSI 值來(lái)進(jìn)行定位，這就意味著(zhù)網(wǎng)絡(luò )的通信非常繁忙。

　　一般的網(wǎng)絡(luò )對于信標間隔（BI）和超幀活動(dòng)區間（SD）都是設定為定值的，但是在通信繁忙的時(shí)候協(xié)調器或路由器就有可能因為其傳輸的數據量大，而其超幀活動(dòng)區間又比較小，有可能引發(fā)數據包丟失等情況，從而成為網(wǎng)絡(luò )數據傳輸的瓶頸。本系統從實(shí)際實(shí)驗出發(fā)，采取了一種動(dòng)態(tài)設定BI 和SI 的方法，流程如圖5 所示。

圖5 算法流程圖

　　3 實(shí)驗結果分析

　　在Zigbee 網(wǎng)絡(luò )的幾種拓撲結構中，簇-樹(shù)狀拓撲具有建網(wǎng)迅速，節點(diǎn)加入網(wǎng)絡(luò )成功率高以級路由途徑多等特點(diǎn)，并且具有網(wǎng)絡(luò )自愈功能，且因路由器具有數據轉發(fā)能力，可實(shí)現更大數據量的傳輸，所以在實(shí)驗中，我們將射頻卡的類(lèi)型全部設置為路由器，拓撲結構為簇-樹(shù)狀拓撲。通過(guò)Packet Sniffer CC2430IEEE802.15.14 軟件跟蹤的數據幀中每幀字節數計算出在每個(gè)超幀活動(dòng)區間內終端傳輸的數據量，下面是BO 和SO 為定值與動(dòng)態(tài)設定BO 和SO 值兩種情況下的數據傳輸量的對比：

表1 傳輸數據對比表

　　由表1 可知，在動(dòng)態(tài)設定BO 和SO 值時(shí)，可顯著(zhù)增大傳輸數量，從而大大增加定位時(shí)的精度和搜救器的靈敏度。

　　在采取動(dòng)態(tài)設定BO,SO 值方法時(shí)，對無(wú)線(xiàn)搜救系統的精度和靈敏度進(jìn)行實(shí)驗可得：當無(wú)線(xiàn)搜救器距離終端射頻卡45 米左右便可搜索到終端卡的信號，此時(shí)定位誤差在3 米以?xún)?，隨著(zhù)兩者之間距離的接近，定位誤差相應減少，在20 米左右定位誤差可控制在1米以?xún)?，考慮到這是在實(shí)驗狀態(tài)下得出的結論，在實(shí)際應用中因各種環(huán)境的干擾，靈敏度與定位精度都會(huì )有所下降，但是一般礦山中的甬道的長(cháng)度大部分都是在10 多米左右，定位誤差在0.7 米左右。綜合以上實(shí)驗數據，該無(wú)線(xiàn)搜救器系統是可以滿(mǎn)足實(shí)際工程當中的應用的。

　　4 結語(yǔ)

　　通過(guò)采集各個(gè)射頻終端卡的RSSI 值，實(shí)現了定位和搜救功能，并利用動(dòng)態(tài)設置BO,SO 的方法，創(chuàng )新性的運用到無(wú)線(xiàn)搜救領(lǐng)域，最優(yōu)化了信標間隔，解決了數據傳輸瓶頸的問(wèn)題，從而間接的提高了定位的精度和靈敏度。在此設計基礎上，定位的精度和節點(diǎn)穿透能力還需要做進(jìn)一步的完善和研究。