基于無線傳感器網(wǎng)絡的定位系統(tǒng)設計

　　無線通信模塊包括CC2430及其相關外圍電路。由于CC2430集8051內(nèi)核與無線收發(fā)模塊于一體，從而簡化了電路設計過程，省去了單片機和無線收發(fā)器件之間接口電路的設計，縮短了研發(fā)周期。

　　無線測試模塊的串口轉(zhuǎn)換電路采用MAX3232雙通道轉(zhuǎn)換器，工作電壓范圍為3～5．5 V，該電路主要用于協(xié)調(diào)器與PC之間的串口通信。

　　對射頻電路來說，解決好器件間干擾問題是至關重要的。建議無線通信模塊采用PCB雙層板，頂層用于信號線布線，底層用于電源和地布線，在無布線的開放區(qū)域采用少量過孔相連到地。另外，務必使CC2430底部可靠接地。外圍器件尺寸盡量小，可使用0402規(guī)格阻容器件。如果使用PCB天線，為了減少板材對PCB天線的影響，使天線獲得最佳性能，可以采用RF4板材，板材介電常數(shù)為4．5，厚度為1 mm，敷銅厚度為0．35μm。無線測試模塊PCB制作無特殊要求。

　　4 定位節(jié)點軟件設計

　　無線傳感器定位網(wǎng)絡中存在3種功能類型的節(jié)點，分別為網(wǎng)關(協(xié)調(diào)器)、參考節(jié)點(路由器)和盲節(jié)點(終端)。網(wǎng)關在整個系統(tǒng)中有著至關重要的作用，首先它要接收上位機發(fā)出的命令，開啟網(wǎng)絡，等待其他類型節(jié)點入網(wǎng)，其次還要接收各節(jié)點反饋的有效數(shù)據(jù)并傳輸給上位機軟件處理。參考節(jié)點是一類靜止的已知自身位置的節(jié)點，它的任務是接收帶RSSI(Received Signal Strength Indicator)值的信息包并計算RSSI平均值，最終在盲節(jié)點打包各RSSI平均值后，將其發(fā)送給網(wǎng)關，傳回上位機監(jiān)控軟件處理。盲節(jié)點是一類可移動的節(jié)點，可在參考節(jié)點包圍的區(qū)域內(nèi)任意移動。盲節(jié)點向周圍空間廣播RSSI簇，并接收一跳范圍內(nèi)的參考節(jié)點平均RSSI值，打包收到的各平均RSSI值后，無線發(fā)送給協(xié)調(diào)器節(jié)點。圖3為整體傳感器網(wǎng)絡定位通信流程。

圖3 感器網(wǎng)絡定位通信網(wǎng)流程

　　考慮到網(wǎng)關節(jié)點除了組網(wǎng)和串口通信功能外，它可以作為參考節(jié)點使用，故只需要編寫兩種節(jié)點程序即可。網(wǎng)關節(jié)點特有的功能用虛線標出。各類節(jié)點工作流程如圖4和圖5所示。

圖4 盲節(jié)定點位流程

圖5 網(wǎng)關節(jié)定點位流程

5 上位機軟件設計

　　5．1 上位機功能及其實現(xiàn)

　　無線傳感器定位系統(tǒng)上位機監(jiān)控軟件中，與定位相關的功能主要包括2大類：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(qū)域示意圖和配置參考節(jié)點坐標信息功能。定位信息處理完成參數(shù)采集、數(shù)據(jù)處理功能。具體來說，定位工程管理需要包括以下3方面：1)加載定位區(qū)域平面圖，用戶為特定定位場景自行選擇bmp、jpg、gif等格式的定位區(qū)域示意圖；2)配置參考節(jié)點信息，用戶自行配置參考節(jié)點并在工程中設置參考點號，在定位區(qū)域示意圖中標示參考節(jié)點位置；3)保存和修改工程，隨時保存和修改