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

3 WSN定位節點(diǎn)硬件設計
3．1 總體設計
定位節點(diǎn)硬件設計框架如圖2所示。硬件設計分為兩部分：無(wú)線(xiàn)通信模塊設計和無(wú)線(xiàn)測試模塊設計。無(wú)線(xiàn)通信模塊為節點(diǎn)間的無(wú)線(xiàn)數據提供接口，它是節點(diǎn)核心部分。無(wú)線(xiàn)測試模塊通過(guò)RS232串口轉換電路實(shí)現PC機與協(xié)調器節點(diǎn)間的數據傳輸。

3．2 硬件實(shí)現
無(wú)線(xiàn)通信模塊包括CC2430及其相關(guān)外圍電路。由于CC2430集8051內核與無(wú)線(xiàn)收發(fā)模塊于一體，從而簡(jiǎn)化了電路設計過(guò)程，省去了單片機和無(wú)線(xiàn)收發(fā)器件之間接口電路的設計，縮短了研發(fā)周期。
無(wú)線(xiàn)測試模塊的串口轉換電路采用MAX3232雙通道轉換器，工作電壓范圍為3～5．5 V，該電路主要用于協(xié)調器與PC之間的串口通信。
對射頻電路來(lái)說(shuō)，解決好器件間干擾問(wèn)題是至關(guān)重要的。建議無(wú)線(xiàn)通信模塊采用PCB雙層板，頂層用于信號線(xiàn)布線(xiàn)，底層用于電源和地布線(xiàn)，在無(wú)布線(xiàn)的開(kāi)放區域采用少量過(guò)孔相連到地。另外，務(wù)必使CC2430底部可靠接地。外圍器件尺寸盡量小，可使用0402規格阻容器件。如果使用PCB天線(xiàn)，為了減少板材對PCB天線(xiàn)的影響，使天線(xiàn)獲得最佳性能，可以采用RF4板材，板材介電常數為4．5，厚度為1 mm，敷銅厚度為0．35μm。無(wú)線(xiàn)測試模塊PCB制作無(wú)特殊要求。

4 定位節點(diǎn)軟件設計
無(wú)線(xiàn)傳感器定位網(wǎng)絡(luò )中存在3種功能類(lèi)型的節點(diǎn)，分別為網(wǎng)關(guān)(協(xié)調器)、參考節點(diǎn)(路由器)和盲節點(diǎn)(終端)。網(wǎng)關(guān)在整個(gè)系統中有著(zhù)至關(guān)重要的作用，首先它要接收上位機發(fā)出的命令，開(kāi)啟網(wǎng)絡(luò )，等待其他類(lèi)型節點(diǎn)入網(wǎng)，其次還要接收各節點(diǎn)反饋的有效數據并傳輸給上位機軟件處理。參考節點(diǎn)是一類(lèi)靜止的已知自身位置的節點(diǎn)，它的任務(wù)是接收帶RSSI(Received Signal Strength Indicator)值的信息包并計算RSSI平均值，最終在盲節點(diǎn)打包各RSSI平均值后，將其發(fā)送給網(wǎng)關(guān)，傳回上位機監控軟件處理。盲節點(diǎn)是一類(lèi)可移動(dòng)的節點(diǎn)，可在參考節點(diǎn)包圍的區域內任意移動(dòng)。盲節點(diǎn)向周?chē)臻g廣播RSSI簇，并接收一跳范圍內的參考節點(diǎn)平均RSSI值，打包收到的各平均RSSI值后，無(wú)線(xiàn)發(fā)送給協(xié)調器節點(diǎn)。圖3為整體傳感器網(wǎng)絡(luò )定位通信流程。