基于ZigBee的无线传感器网定位技术研究

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。

　　3 WSN定位节点硬件设计

　　3.1 总体设计

　　定位节点硬件设计框架如图2所示。硬件设计分为两部分：无线通信模块设计和无线测试模块设计。无线通信模块为节点间的无线数据提供接口，它是节点核心部分。无线测试模块通过RS232串口转换电路实现PC机与协调器节点间的数据传输。

　　图2定位结点硬件设计框图

　　3.2 硬件实现

　　无线通信模块包括CC2430及其相关外围电路。由于CC2430集8051内核与无线收发模块于一体，从而简化了电路设计过程，省去了单片机和无线收发器件之间接口电路的设计，缩短了研发周期。