RSSI 室內節(jié)點定位系統(tǒng)設計

　　匯聚節(jié)點設計

　　匯聚節(jié)點包括控制器模塊、射頻模塊、通信模塊、電源模塊等部分組成，其主要功能是通過射頻模塊收集信標節(jié)點的測量信息，計算目標節(jié)點與各個信標節(jié)點的距離，并通過串口將各個信標節(jié)點編號和距離傳給位置計算裝置。在較大規(guī)模的網(wǎng)絡部署中，也可通過ZigBee網(wǎng)絡將距離數(shù)據(jù)傳給遠端的位置計算裝置。匯聚節(jié)點控制器同樣采用CC2430芯片，匯聚節(jié)點的系統(tǒng)組如圖5所示。

　　串口通信模塊采用了控制器的USART片內外設，可輸出TTL的串口通信數(shù)據(jù)。由于位置計算裝置多采用PC機，最新生產(chǎn)的PC機一般都取消了RS232通信接口，采用更為方便的USB接口，故在匯聚節(jié)點中采用了Philips公司的PL2303數(shù)據(jù)轉換芯片^[7]，可將TTL的串口數(shù)據(jù)轉換成USB通信數(shù)據(jù)，方便與電腦連接。PL2303的轉換電路如圖6所示。　　

 

　　一般PC機的USB接口可提供5V的直流電源，最大電流可達500mA，足以滿足匯聚節(jié)點的電源需求。匯聚節(jié)點通過USB接口從位置計算裝置獲得5V電源，輸入的5V電源首先通過電容濾波，再通過穩(wěn)壓芯片輸出給處理器穩(wěn)定的3.3V工作電壓，在該節(jié)點中，選用專為通信控制芯片提供轉換電壓的LM1117為轉換芯片，它具有功耗低，體積小等優(yōu)點。又因為電壓中含有許多高頻干擾源，這些高頻成分很容易經(jīng)過電源進入通信系統(tǒng)中。另外系統(tǒng)自身的發(fā)送頻率也會經(jīng)過電源感應反饋到通信系統(tǒng)造成干擾。因而可在電源電路中加入220μH的電感，與并入多個不同容值的電容所構成的濾波電路來抑制各種高頻信號。使節(jié)點能夠得到穩(wěn)定可靠且低干擾的電源，保證其可靠運行。具體電源電路如圖7所示?！　?/p>

 

　　系統(tǒng)軟件設計

　　定位系統(tǒng)需要目標節(jié)點、信標節(jié)點、匯聚節(jié)點、位置計算裝置協(xié)調工作完成定位功能，其中的目標節(jié)點具有兩種工作模式，連續(xù)模式和命令模式。在命令模式下，當目標節(jié)點接收到機器人發(fā)出的定位命令后，進行RSSI測距;在連續(xù)模式下，目標節(jié)點連續(xù)發(fā)送射頻信號進行RSSI測距。兩者主要工作步驟相似，下面僅對目標節(jié)點基于命令模式定位方法的工作步驟進行描述。其中測距公式采用式(1)計算。
        

 　　式中，為接收到信號強度，模型參數(shù)A、n是根據(jù)實際環(huán)境測的數(shù)據(jù)得到的。 
          

　　通過公式(2)計算出目標節(jié)點與各個信標節(jié)點的距離d(m)，其中的μ為修正系數(shù)可通過信標節(jié)點的位置可知。

　　具體工作步驟如下：

　　(1)信標節(jié)點啟動，首先初始化，然后立即進入實時監(jiān)測射頻同步信號狀態(tài)。

　　(2)目標節(jié)點通過串口通信模塊接收到移動機器人的定位請求后，立即發(fā)送射頻信號，其中的射頻信號攜帶目標節(jié)點的ID信息。