基于無線局域網(wǎng)的礦下定位卡設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

2．3 中斷程序設(shè)計(jì)
中斷服務(wù)程序是定位卡軟件的核心部分，它控制著定位卡的無線信號強(qiáng)度信息的收集、發(fā)送和電池能量的低電壓檢測功能，其流程圖如圖4所示。

2．4 數(shù)據(jù)發(fā)送模塊設(shè)計(jì)
數(shù)據(jù)發(fā)送模塊是定位卡軟件的核心部分，它直接影響定位卡的性能和數(shù)據(jù)無線傳輸?shù)臏?zhǔn)確性。發(fā)射模塊定時(shí)初始化的前提下，該模塊根據(jù)電池狀態(tài)和自身的標(biāo)識號組織要發(fā)送的數(shù)據(jù)和校驗(yàn)碼。如圖5所示。

3 非功能性需求設(shè)計(jì)
3．1 抗干擾設(shè)計(jì)
在煤礦井下密閉巷道中，定位卡受到干擾主要有對卡片本身的干擾和對卡片發(fā)送數(shù)據(jù)的干擾。其中，對卡片本身的干擾源主要來自于井下大功率的高壓變頻設(shè)備，這種設(shè)備產(chǎn)生強(qiáng)電磁場，使定位卡程序混亂，出現(xiàn)“死機(jī)”問題。阻止這種干擾要從PCB設(shè)計(jì)考慮，芯片布局時(shí)使微處理器和發(fā)射模塊的數(shù)字引腳盡量靠近，并且用地線包圍來增加屏蔽效果。另一方面，降低功耗性能的指標(biāo)，采用外部晶振和外部獨(dú)立的看門狗。
目前，最可能引入干擾的部分是數(shù)據(jù)在空間無線傳輸。數(shù)據(jù)在空間無線傳輸時(shí)，遇到強(qiáng)躁聲干擾，使有用信號衰減到無線AP接收靈敏度以下，出現(xiàn)漏卡。如果有用信號在強(qiáng)噪聲的干擾下，出現(xiàn)信號異常，這種異常信號恰好能被讀卡器接收，就出現(xiàn)多卡，強(qiáng)噪聲有兩種：一種是煤礦井下的高頻設(shè)備產(chǎn)生的電磁場。另一種是上班高峰時(shí)，多張卡片云集，形成多徑干擾，考慮到卡片差異性，弱信號在強(qiáng)信號的反射、折射等信號的干擾下失真。針對這兩種問題從以下方面設(shè)計(jì)：
(1)選擇質(zhì)量好的電感L1，L2和L3，促進(jìn)匹配網(wǎng)絡(luò)與天線的和諧，盡量使發(fā)射的有用信號全部加載在天線上，增強(qiáng)空中有效信號的強(qiáng)度，提高信噪比，減少卡片在有效信號強(qiáng)度方面的差異。
(2)在通訊協(xié)議方面，由于異或校驗(yàn)不滿足實(shí)際環(huán)境要求，在空間無線數(shù)據(jù)傳輸方面采用CRC校驗(yàn)方式。
3．2 微低功耗的設(shè)計(jì)
微低功耗是定位卡的重要指標(biāo)，它關(guān)系到定位卡使用壽命的長短。對該指標(biāo)的設(shè)計(jì)從以下3方面進(jìn)行：
(1)硬件方面，采用工作和待機(jī)時(shí)功耗消耗均比較低的模塊。
(2)軟件方面，采用間隔發(fā)送模式，間隔時(shí)間為1 s，設(shè)計(jì)使卡片工作時(shí)間遠(yuǎn)小于掉電省電時(shí)間，實(shí)現(xiàn)發(fā)送時(shí)間盡量短，盡快進(jìn)入掉電模式。
(3)在欠壓指示方面，盡量減少電壓比較器的利用率，設(shè)計(jì)長的檢測周期，本設(shè)計(jì)周期采用7．28 h。

4 結(jié)束語
定位卡是礦下定位系統(tǒng)的重要組成部分，為了得到高效、準(zhǔn)確的定位信息，定位卡的軟硬件設(shè)計(jì)必須考慮多方面的因素。針對基于無線局域網(wǎng)的礦下定位系統(tǒng)中定位卡設(shè)計(jì)的各個(gè)方面進(jìn)行了較為深入的探討，并通過在實(shí)際的礦井定位系統(tǒng)應(yīng)用中出現(xiàn)的問題，提出了若干解決非功能性需求的設(shè)計(jì)方法。