無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )的室內定位節點(diǎn)設計

在A(yíng)DS2011環(huán)境下對該設計進(jìn)行S參數仿真及Z參數仿真，仿真結果略——編者注。
仿真結果顯示，匹配網(wǎng)絡(luò )正向傳播系數為-0．685dB，即插入損耗小于0．076；回波損耗為-22．733 dB，即小于0．073；輸入阻抗為69．181 Ω，輸出阻抗為50．221 Ω，匹配網(wǎng)絡(luò )較好地達到了設計目標。
2．3 電源模塊設計
節點(diǎn)核心芯片CC2530的工作電壓為2～3．6 V，其射頻輸出功率和接收靈敏度受到供電電壓的影響。射頻信號強度信息是定位的關(guān)鍵信息，因此，必須保證供電電壓的穩定，才能保證定位信息的準確。同時(shí)，參考節電與盲節點(diǎn)根據應用場(chǎng)合不同，將采取普通堿性電池、充電電池、鋰電池、直流電源等多種供電方式，輸入電源電壓范圍較寬。最后，電源模塊需要采用DC—DC轉換的方式，以提高電源轉換效率，延長(cháng)電池使用時(shí)間。

TI公司的TPS63001為一款升降壓轉化器，輸入電壓范圍為1．8～5．5 V，輸出電壓3．3 V，最大輸出電流800mA，采用3 mm×3 mm微型封裝，效率可高達96％。適用于普通堿性電池、充電電池、鋰電池等多種供電模式，具有適應范圍寬、效率高、體積小等優(yōu)點(diǎn)，能夠滿(mǎn)足電源設計的需求。電源模塊原理如圖4所示。

3 基于ZigBee的室內定位節點(diǎn)軟件設計
3．1 軟件結構
節點(diǎn)的軟件設計基于OSAL操作系統、用戶(hù)應用任務(wù)(UserApp)和ZigBee設備對象任務(wù)(ZDO)一起在OSAL操作系統的調度下運行，其調度機制基于優(yōu)先級。其中，用戶(hù)應用任務(wù)優(yōu)先級最低。節點(diǎn)軟件架構如圖5所示。

ZigBee系統任務(wù)在TI公司提供的Z—Stack協(xié)議棧的基礎上設計實(shí)現。ZigBee協(xié)議從上到下由應用層APS、網(wǎng)絡(luò )層NWK、媒體訪(fǎng)問(wèn)控制層MAC和物理層PHY組成。應用層的主要功能與定位信息的采集與傳輸密切相關(guān)。網(wǎng)絡(luò )層的功能包括配置設備、路由發(fā)現和維護，確保數據安全、有效地傳輸到目的設備。媒體訪(fǎng)問(wèn)控制層MAC控制著(zhù)設備接入無(wú)線(xiàn)信道的時(shí)間和方法，確保數據鏈的可靠性。物理層PHY主要實(shí)現數據的發(fā)送和接收，完成信道的評估和射頻信號能量的測量。應用層APS數據從一個(gè)ZigBee設備發(fā)送到另一個(gè)ZigBee設備，是一個(gè)層次封裝，然后層次解析的過(guò)程。數據傳遞流程如圖6所示。

3．2 ZigBee軟件設計
節點(diǎn)加入ZigBee網(wǎng)絡(luò )運行是定位系統運行的基礎，關(guān)系到定位數據的可靠性和系統的穩定性。節點(diǎn)上電后，首先進(jìn)行硬件初始化和網(wǎng)絡(luò )初始化。節點(diǎn)加入網(wǎng)絡(luò )的過(guò)程如下：節點(diǎn)在預先設定的信道上資料存入自己的相鄰表。在相鄰表所有父節點(diǎn)中選擇一個(gè)深度最小的，并對其發(fā)出入網(wǎng)請求信息。如果發(fā)出的請求被批準，父節點(diǎn)會(huì )分配給它一個(gè)2字節的網(wǎng)絡(luò )地址，此時(shí)入網(wǎng)成功；如果請求失敗，那么重新查找相鄰表，繼續發(fā)送請求信息，直到加入網(wǎng)絡(luò )或相鄰表中都沒(méi)有合適的父節點(diǎn)，則入網(wǎng)失敗，中止過(guò)程。