基于無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )的定位系統設計

定位是無(wú)線(xiàn)傳感器網(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。

　　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。

圖2定位結點(diǎn)硬件設計框圖