基于ZigBee的无线传感器网络定位系统的设计

　　无线传感器网络[1]WSNs(Wireless Sensor Networks)被广泛应用于环境探测、天气预报、安全、监控以及分布式计算和目标区域成像等领域，在军事、医疗和民用等方面的应用具有深远意义。在传感器网络中，位置信息对传感器网络的监测活动至关重要，事件发生的位置或获取信息的节点位置是传感器监测信息中所包含的重要信息，没有位置的监测消息往往是毫无意义的。因此，确定事件发生的位置或获取消息的节点位置是传感器网络最基本的功能之一，对传感器网络应用的有效性起着关键作用。

　　ZigBee技术[2]是一个具有统一技术标准的短距离无线通信技术，其PHY层和MAC层协议为IEEE802.15.4协议标准。本文提出的无线传感器网络工作在全球通用的ISM(Industrial Scientific and Medical)免付费频段2.4 GHz上，其数据传输速率为250 Kb/s，划分为16个信道。与蓝牙或802.11等同属于短距离无线通信的技术相比，ZigBee技术具有先天优势。ZigBee设备为低功耗设备，具有能量检测和链路质量指示的功能。同时，由于采用了碰撞避免机制(CSMA-CA)，避免了发送数据时的冲突。在网络安全方面，采用了密钥长度为128 bit的加密算法，对所传输的数据信息进行加密处理，保证了数据传输时的高可靠性和安全性。用ZigBee技术组成的无线传感器网络结构简单、体积小、性价比高、放置灵活、扩展简便、成本低、功耗低、安全可靠，这种新兴的无线传感器网络必将有广泛的应用前景。

　　1 无线传感网定位系统设计

　　1.1 设计思想

　　本系统的主要设计思想是：先在监测区域布置一定的参考节点，参考节点的作用是在定位过程中起参考点的作用，不参与定位；移动节点就是定位节点，通过参考节点来确定自己的位置；网关节点一方面配置参考节点的位置信息，同时接收移动节点的位置信息发送给Web服务器，Web服务器接入网络可以实现远程访问和控制。系统框图如图1。

　　1.2 硬件设计

　　1.2.1 节点硬件设计

　　无线传感器节点一般由传感器模块、数据处理模块、电源模块和数据传输模块组成。由于在本设计中主要考虑定位，所以传感器模块只是为了以后扩展用的。图2是一般节点(作为参考节点或者移动节点)的原理框图。

　　由于网关节点要和PC机或者Web服务器连接，所以要带串口。网关节点原理如图3。