無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )(WSN)定位系統設計

摘要：針對現有無(wú)線(xiàn)定位系統中，定位引擎算法固化導致應用缺少靈活性、成本高的問(wèn)題，提出一種集成ZigBee無(wú)線(xiàn)收發(fā)器和微控制器的CC2430為核心器件，并配以終端軟件的集中式無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )定位系統方案。該方案利用軟件方法實(shí)現較高的定位精度，降低對硬件的要求，減少了無(wú)線(xiàn)傳感器定位系統的成本。無(wú)線(xiàn)定位網(wǎng)絡(luò )主要由協(xié)調器節點(diǎn)、參考節點(diǎn)和盲節點(diǎn)組成，系統采集盲節點(diǎn)到各參考節點(diǎn)的信號強度指示值(RSSI)。值通過(guò)協(xié)調器RS232接口與上位機實(shí)現通信，并根據不同的應用環(huán)境由上位機選擇合適的RSSI定位算法，實(shí)時(shí)獲取盲節點(diǎn)位置。實(shí)驗表明該方案切實(shí)可行有效。
關(guān)鍵詞：無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )(WSN)；CC2430；定位；ZigBee

定位是無(wú)線(xiàn)傳感器(WSN)網(wǎng)絡(luò )重要的支撐技術(shù)，具有廣泛的應用。ZigBee技術(shù)則是一種近距離、低功耗、低數據傳輸率、低成本的雙向無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)，可以嵌入到各種設備中，同時(shí)支持地理定位功能。將ZigBee技術(shù)應用于無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )中是現今研究的一個(gè)重點(diǎn)，相關(guān)定位技術(shù)的研究和應用也受到人們廣泛的關(guān)注。

1 WSN定位概述
1．1 WSN定位研究現狀
無(wú)線(xiàn)傳感器的廣泛應用使其定位技術(shù)得到快速發(fā)展。TI公司推出一款帶硬件定位引擎的片上系統(SoC)解決方案CC243l，在典型應用中可實(shí)現3～5 m定位精度和0.25 m的分辨率，由于定位算法被固化，導致其應用缺少靈活性。另一方面，利用普通無(wú)線(xiàn)收發(fā)器件結合軟件算法的定位受到了廣泛關(guān)注。
1．2 CC2430簡(jiǎn)介
CC2430是TI公司推出的一款2．4 GHz射頻系統單芯片。該器件內部集成有ZigBee射頻前端，內存和微控制器。微控制器使用的805l內核，內部具有128 KB可編程閃存和8 KB的RAM，還包含A／D轉換器、定時(shí)器Timer、AESl28協(xié)同處理器、看門(mén)狗定時(shí)器、32 kHz晶振的休眠模式，定時(shí)器上電復位電路以及外部21個(gè)可編程的I／O口，在硬件上支持IEEE802．15．4規定的CSMA-CA功能。CC2430自身資源豐富和低功耗、低成本的特點(diǎn)使得其非常適用于無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )中。

2 定位系統網(wǎng)絡(luò )結構圖
系統體系結構如圖l所示。無(wú)線(xiàn)傳感器定位系統中包括3類(lèi)節點(diǎn)：協(xié)調器、參考節點(diǎn)和盲節點(diǎn)。參考節點(diǎn)位置已知，盲節點(diǎn)利用已知參考節點(diǎn)信息，借助一定的定位算法確定自身位置，完成自身定位。

一個(gè)完整的無(wú)線(xiàn)傳感器定位系統設計過(guò)程包括3個(gè)方面：硬件節點(diǎn)設計、定位節點(diǎn)軟件設計和上位機軟件設計。硬件設計為系統提供定位硬件平臺，定位節點(diǎn)軟件設計主要完成無(wú)線(xiàn)收發(fā)模塊的數據傳輸流程，上位機軟件接收無(wú)線(xiàn)采集數據，利用特定算法完成定位，并動(dòng)態(tài)顯示定位結果。