一种便携式无线搜救定位系统设计方案

图3 协调器流程图

图4 终端流程图

2.4 BI 和SI 的动态设定调度算法

　　无线搜救器在搜寻遇难者的时候需要收集大量的RSSI 值来进行定位，这就意味着网络的通信非常繁忙。

　　一般的网络对于信标间隔（BI）和超帧活动区间（SD）都是设定为定值的，但是在通信繁忙的时候协调器或路由器就有可能因为其传输的数据量大，而其超帧活动区间又比较小，有可能引发数据包丢失等情况，从而成为网络数据传输的瓶颈。本系统从实际实验出发，采取了一种动态设定BI 和SI 的方法，流程如图5 所示。

图5 算法流程图

　　3 实验结果分析

　　在Zigbee 网络的几种拓扑结构中，簇-树状拓扑具有建网迅速，节点加入网络成功率高以级路由途径多等特点，并且具有网络自愈功能，且因路由器具有数据转发能力，可实现更大数据量的传输，所以在实验中，我们将射频卡的类型全部设置为路由器，拓扑结构为簇-树状拓扑。通过Packet Sniffer CC2430IEEE802.15.14 软件跟踪的数据帧中每帧字节数计算出在每个超帧活动区间内终端传输的数据量，下面是BO 和SO 为定值与动态设定BO 和SO 值两种情况下的数据传输量的对比：

表1 传输数据对比表

　　由表1 可知，在动态设定BO 和SO 值时，可显著增大传输数量，从而大大增加定位时的精度和搜救器的灵敏度。

　　在采取动态设定BO,SO 值方法时，对无线搜救系统的精度和灵敏度进行实验可得：当无线搜救器距离终端射频卡45 米左右便可搜索到终端卡的信号，此时定位误差在3 米以内，随着两者之间距离的接近，定位误差相应减少，在20 米左右定位误差可控制在1米以内，考虑到这是在实验状态下得出的结论，在实际应用中因各种环境的干扰，灵敏度与定位精度都会有所下降，但是一般矿山中的甬道的长度大部分都是在10 多米左右，定位误差在0.7 米左右。综合以上实验数据，该无线搜救器系统是可以满足实际工程当中的应用的。

　　4 结语

　　通过采集各个射频终端卡的RSSI 值，实现了定位和搜救功能，并利用动态设置BO,SO 的方法，创新性的运用到无线搜救领域，最优化了信标间隔，解决了数据传输瓶颈的问题，从而间接的提高了定位的精度和灵敏度。在此设计基础上，定位的精度和节点穿透能力还需要做进一步的完善和研究。