無線傳感器網(wǎng)絡(WSN)定位系統(tǒng)設計

摘要：針對現(xiàn)有無線定位系統(tǒng)中，定位引擎算法固化導致應用缺少靈活性、成本高的問題，提出一種集成ZigBee無線收發(fā)器和微控制器的CC2430為核心器件，并配以終端軟件的集中式無線傳感器網(wǎng)絡定位系統(tǒng)方案。該方案利用軟件方法實現(xiàn)較高的定位精度，降低對硬件的要求，減少了無線傳感器定位系統(tǒng)的成本。無線定位網(wǎng)絡主要由協(xié)調(diào)器節(jié)點、參考節(jié)點和盲節(jié)點組成，系統(tǒng)采集盲節(jié)點到各參考節(jié)點的信號強度指示值(RSSI)。值通過協(xié)調(diào)器RS232接口與上位機實現(xiàn)通信，并根據(jù)不同的應用環(huán)境由上位機選擇合適的RSSI定位算法，實時獲取盲節(jié)點位置。實驗表明該方案切實可行有效。
關鍵詞：無線傳感器網(wǎng)絡(WSN)；CC2430；定位；ZigBee

定位是無線傳感器(WSN)網(wǎng)絡重要的支撐技術，具有廣泛的應用。ZigBee技術則是一種近距離、低功耗、低數(shù)據(jù)傳輸率、低成本的雙向無線通信技術，可以嵌入到各種設備中，同時支持地理定位功能。將ZigBee技術應用于無線傳感器網(wǎng)絡中是現(xiàn)今研究的一個重點，相關定位技術的研究和應用也受到人們廣泛的關注。

1 WSN定位概述
1．1 WSN定位研究現(xiàn)狀
無線傳感器的廣泛應用使其定位技術得到快速發(fā)展。TI公司推出一款帶硬件定位引擎的片上系統(tǒng)(SoC)解決方案CC243l，在典型應用中可實現(xiàn)3～5 m定位精度和0.25 m的分辨率，由于定位算法被固化，導致其應用缺少靈活性。另一方面，利用普通無線收發(fā)器件結(jié)合軟件算法的定位受到了廣泛關注。
1．2 CC2430簡介
CC2430是TI公司推出的一款2．4 GHz射頻系統(tǒng)單芯片。該器件內(nèi)部集成有ZigBee射頻前端，內(nèi)存和微控制器。微控制器使用的805l內(nèi)核，內(nèi)部具有128 KB可編程閃存和8 KB的RAM，還包含A／D轉(zhuǎn)換器、定時器Timer、AESl28協(xié)同處理器、看門狗定時器、32 kHz晶振的休眠模式，定時器上電復位電路以及外部21個可編程的I／O口，在硬件上支持IEEE802．15．4規(guī)定的CSMA-CA功能。CC2430自身資源豐富和低功耗、低成本的特點使得其非常適用于無線傳感器網(wǎng)絡中。

2 定位系統(tǒng)網(wǎng)絡結(jié)構圖
系統(tǒng)體系結(jié)構如圖l所示。無線傳感器定位系統(tǒng)中包括3類節(jié)點：協(xié)調(diào)器、參考節(jié)點和盲節(jié)點。參考節(jié)點位置已知，盲節(jié)點利用已知參考節(jié)點信息，借助一定的定位算法確定自身位置，完成自身定位。

一個完整的無線傳感器定位系統(tǒng)設計過程包括3個方面：硬件節(jié)點設計、定位節(jié)點軟件設計和上位機軟件設計。硬件設計為系統(tǒng)提供定位硬件平臺，定位節(jié)點軟件設計主要完成無線收發(fā)模塊的數(shù)據(jù)傳輸流程，上位機軟件接收無線采集數(shù)據(jù)，利用特定算法完成定位，并動態(tài)顯示定位結(jié)果。