無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)(WSN)定位系統(tǒng)設(shè)計(jì)

3 WSN定位節(jié)點(diǎn)硬件設(shè)計(jì)
3．1 總體設(shè)計(jì)
定位節(jié)點(diǎn)硬件設(shè)計(jì)框架如圖2所示。硬件設(shè)計(jì)分為兩部分：無(wú)線通信模塊設(shè)計(jì)和無(wú)線測(cè)試模塊設(shè)計(jì)。無(wú)線通信模塊為節(jié)點(diǎn)間的無(wú)線數(shù)據(jù)提供接口，它是節(jié)點(diǎn)核心部分。無(wú)線測(cè)試模塊通過(guò)RS232串口轉(zhuǎn)換電路實(shí)現(xiàn)PC機(jī)與協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)間的數(shù)據(jù)傳輸。

3．2 硬件實(shí)現(xiàn)
無(wú)線通信模塊包括CC2430及其相關(guān)外圍電路。由于CC2430集8051內(nèi)核與無(wú)線收發(fā)模塊于一體，從而簡(jiǎn)化了電路設(shè)計(jì)過(guò)程，省去了單片機(jī)和無(wú)線收發(fā)器件之間接口電路的設(shè)計(jì)，縮短了研發(fā)周期。
無(wú)線測(cè)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(duì)射頻電路來(lái)說(shuō)，解決好器件間干擾問題是至關(guān)重要的。建議無(wú)線通信模塊采用PCB雙層板，頂層用于信號(hào)線布線，底層用于電源和地布線，在無(wú)布線的開放區(qū)域采用少量過(guò)孔相連到地。另外，務(wù)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(duì)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(wú)線測(cè)試模塊PCB制作無(wú)特殊要求。

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