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

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