基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的定位系統(tǒng)設(shè)計

定位是無線傳感器網(wǎng)絡(luò)重要的支撐技術(shù)，具有廣泛的應(yīng)用。ZigBee技術(shù)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(shù)，可以嵌入到各種設(shè)備中，同時支持地理定位功能。將ZigBee技術(shù)應(yīng)用于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中是現(xiàn)今研究的一個重點，相關(guān)定位技術(shù)的研究和應(yīng)用也受到人們廣泛的關(guān)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(yīng)用使其定位技術(shù)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(yīng)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(yīng)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(guān)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(luò)中。

　　2 定位系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖

　　系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)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(shè)計過程包括3個方面：硬件節(jié)點設(shè)計、定位節(jié)點軟件設(shè)計和上位機軟件設(shè)計。硬件設(shè)計為系統(tǒng)提供定位硬件平臺，定位節(jié)點軟件設(shè)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。

　　3 WSN定位節(jié)點硬件設(shè)計

　　3．1 總體設(shè)計

　　定位節(jié)點硬件設(shè)計框架如圖2所示。硬件設(shè)計分為兩部分：無線通信模塊設(shè)計和無線測試模塊設(shè)計。無線通信模塊為節(jié)點間的無線數(shù)據(jù)提供接口，它是節(jié)點核心部分。無線測試模塊通過RS232串口轉(zhuǎn)換電路實現(xiàn)PC機與協(xié)調(diào)器節(jié)點間的數(shù)據(jù)傳輸。

圖2定位結(jié)點硬件設(shè)計框圖