基于ZigBee的无线传感器网定位技术研究

　　无线测试模块的串口转换电路采用MAX3232双通道转换器，工作电压范围为3～5.5 V，该电路主要用于协调器与PC之间的串口通信。

　　对射频电路来说，解决好器件间干扰问题是至关重要的。建议无线通信模块采用PCB双层板，顶层用于信号线布线，底层用于电源和地布线，在无布线的开放区域采用少量过孔相连到地。另外，务必使CC2430底部可靠接地。外围器件尺寸尽量小，可使用0402规格阻容器件。如果使用PCB天线，为了减少板材对PCB天线的影响，使天线获得最佳性能，可以采用RF4板材，板材介电常数为4.5，厚度为1 mm，敷铜厚度为0.35μm。无线测试模块PCB制作无特殊要求。

　　4 定位节点软件设计

　　无线传感器定位网络中存在3种功能类型的节点，分别为网关(协调器)、参考节点(路由器)和盲节点(终端)。网关在整个系统中有着至关重要的作用，首先它要接收上位机发出的命令，开启网络，等待其他类型节点入网，其次还要接收各节点反馈的有效数据并传输给上位机软件处理。参考节点是一类静止的已知自身位置的节点，它的任务是接收带RSSI(Received Signal Strength Indicator)值的信息包并计算RSSI平均值，最终在盲节点打包各RSSI平均值后，将其发送给网关，传回上位机监控软件处理。盲节点是一类可移动的节点，可在参考节点包围的区域内任意移动。盲节点向周围空间广播RSSI簇，并接收一跳范围内的参考节点平均RSSI值，打包收到的各平均RSSI值后，无线发送给协调器节点。图3为整体传感器网络定位通信流程。

　　图3 感器网络定位通信网流程

　　考虑到网关节点除了组网和串口通信功能外，它可以作为参考节点使用，故只需要编写两种节点程序即可。网关节点特有的功能用虚线标出。各类节点工作流程如图4和图5所示。

　　图4 盲节定点位流程

　　图5 网关节定点位流程

　　5 上位机软件设计

　　5.1 上位机功能及其实现

　　无线传感器定位系统上位机监控软件中，与定位相关的功能主要包括2大类：定位工程管理和定位信息处理。定位工程管理完成加载定位区域示意图和配置参考节点坐标信息功能。定位信息处理完成参数采集、数据处理功能。具体来说，定位工程管理需要包括以下3方面：1)加载定位区域平面图，用户为特定定位场景自行选择bmp、jpg、gif等格式的定位区域示意图;2)配置参考节点信息，用户自行配置参考节点并在工程中设置参考点号，在定位区域示意图中标示参考节点位置;3)保存和修改工程，随时保存和修改工程信息。而定位信息处理包括2个方面：1)提供PC和协调器间接口，通常使用串口与协调器进行通信，PC机向下发送命令信息，协调器向上读取数据。2)区域定位，根据从参考节点读出的信息进行定位并显示和保存定位结果。