无线传感器网络(WSN)定位系统设计

摘要：针对现有无线定位系统中，定位引擎算法固化导致应用缺少灵活性、成本高的问题，提出一种集成ZigBee无线收发器和微控制器的CC2430为核心器件，并配以终端软件的集中式无线传感器网络定位系统方案。该方案利用软件方法实现较高的定位精度，降低对硬件的要求，减少了无线传感器定位系统的成本。无线定位网络主要由协调器节点、参考节点和盲节点组成，系统采集盲节点到各参考节点的信号强度指示值(RSSI)。值通过协调器RS232接口与上位机实现通信，并根据不同的应用环境由上位机选择合适的RSSI定位算法，实时获取盲节点位置。实验表明该方案切实可行有效。
关键词：无线传感器网络(WSN)；CC2430；定位；ZigBee

定位是无线传感器(WSN)网络重要的支撑技术，具有广泛的应用。ZigBee技术则是一种近距离、低功耗、低数据传输率、低成本的双向无线通信技术，可以嵌入到各种设备中，同时支持地理定位功能。将ZigBee技术应用于无线传感器网络中是现今研究的一个重点，相关定位技术的研究和应用也受到人们广泛的关注。

1 WSN定位概述
1．1 WSN定位研究现状
无线传感器的广泛应用使其定位技术得到快速发展。TI公司推出一款带硬件定位引擎的片上系统(SoC)解决方案CC243l，在典型应用中可实现3～5 m定位精度和0.25 m的分辨率，由于定位算法被固化，导致其应用缺少灵活性。另一方面，利用普通无线收发器件结合软件算法的定位受到了广泛关注。
1．2 CC2430简介
CC2430是TI公司推出的一款2．4 GHz射频系统单芯片。该器件内部集成有ZigBee射频前端，内存和微控制器。微控制器使用的805l内核，内部具有128 KB可编程闪存和8 KB的RAM，还包含A／D转换器、定时器Timer、AESl28协同处理器、看门狗定时器、32 kHz晶振的休眠模式，定时器上电复位电路以及外部21个可编程的I／O口，在硬件上支持IEEE802．15．4规定的CSMA-CA功能。CC2430自身资源丰富和低功耗、低成本的特点使得其非常适用于无线传感器网络中。

2 定位系统网络结构图
系统体系结构如图l所示。无线传感器定位系统中包括3类节点：协调器、参考节点和盲节点。参考节点位置已知，盲节点利用已知参考节点信息，借助一定的定位算法确定自身位置，完成自身定位。

一个完整的无线传感器定位系统设计过程包括3个方面：硬件节点设计、定位节点软件设计和上位机软件设计。硬件设计为系统提供定位硬件平台，定位节点软件设计主要完成无线收发模块的数据传输流程，上位机软件接收无线采集数据，利用特定算法完成定位，并动态显示定位结果。