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

　　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。

圖3 感器網(wǎng)絡(luò )定位通信網(wǎng)流程

　　考慮到網(wǎng)關(guān)節點(diǎn)除了組網(wǎng)和串口通信功能外，它可以作為參考節點(diǎn)使用，故只需要編寫(xiě)兩種節點(diǎn)程序即可。網(wǎng)關(guān)節點(diǎn)特有的功能用虛線(xiàn)標出。各類(lèi)節點(diǎn)工作流程如圖4和圖5所示。

圖4 盲節定點(diǎn)位流程

圖5 網(wǎng)關(guān)節定點(diǎn)位流程

5 上位機軟件設計

　　5．1 上位機功能及其實(shí)現

　　無(wú)線(xiàn)傳感器定位系統上位機監控軟件中，與定位相關(guān)的功能主要包括2大類(lèi)：定位工程管理和定位信息處理。定位工程管理完成加載定位區域示意圖和配置參考節點(diǎn)坐標信息功能。定位信息處理完成參數采集、數據處理功能。具體來(lái)說(shuō)，定位工程管理需要包括以下3方面：1)加載定位區域平面圖，用戶(hù)為特定定位場(chǎng)景自行選擇bmp、jpg、gif等格式的定位區域示意圖；2)配置參考節點(diǎn)信息，用戶(hù)自行配置參考節點(diǎn)并在工程中設置參考點(diǎn)號，在定位區域示意圖中標示參考節點(diǎn)位置；3)保存和修改工程，隨時(shí)保存和修改