基于无线局域网的矿下定位卡设计与实现

2．3 中断程序设计
中断服务程序是定位卡软件的核心部分，它控制着定位卡的无线信号强度信息的收集、发送和电池能量的低电压检测功能，其流程图如图4所示。

2．4 数据发送模块设计
数据发送模块是定位卡软件的核心部分，它直接影响定位卡的性能和数据无线传输的准确性。发射模块定时初始化的前提下，该模块根据电池状态和自身的标识号组织要发送的数据和校验码。如图5所示。

3 非功能性需求设计
3．1 抗干扰设计
在煤矿井下密闭巷道中，定位卡受到干扰主要有对卡片本身的干扰和对卡片发送数据的干扰。其中，对卡片本身的干扰源主要来自于井下大功率的高压变频设备，这种设备产生强电磁场，使定位卡程序混乱，出现“死机”问题。阻止这种干扰要从PCB设计考虑，芯片布局时使微处理器和发射模块的数字引脚尽量靠近，并且用地线包围来增加屏蔽效果。另一方面，降低功耗性能的指标，采用外部晶振和外部独立的看门狗。
目前，最可能引入干扰的部分是数据在空间无线传输。数据在空间无线传输时，遇到强躁声干扰，使有用信号衰减到无线AP接收灵敏度以下，出现漏卡。如果有用信号在强噪声的干扰下，出现信号异常，这种异常信号恰好能被读卡器接收，就出现多卡，强噪声有两种：一种是煤矿井下的高频设备产生的电磁场。另一种是上班高峰时，多张卡片云集，形成多径干扰，考虑到卡片差异性，弱信号在强信号的反射、折射等信号的干扰下失真。针对这两种问题从以下方面设计：
(1)选择质量好的电感L1，L2和L3，促进匹配网络与天线的和谐，尽量使发射的有用信号全部加载在天线上，增强空中有效信号的强度，提高信噪比，减少卡片在有效信号强度方面的差异。
(2)在通讯协议方面，由于异或校验不满足实际环境要求，在空间无线数据传输方面采用CRC校验方式。
3．2 微低功耗的设计
微低功耗是定位卡的重要指标，它关系到定位卡使用寿命的长短。对该指标的设计从以下3方面进行：
(1)硬件方面，采用工作和待机时功耗消耗均比较低的模块。
(2)软件方面，采用间隔发送模式，间隔时间为1 s，设计使卡片工作时间远小于掉电省电时间，实现发送时间尽量短，尽快进入掉电模式。
(3)在欠压指示方面，尽量减少电压比较器的利用率，设计长的检测周期，本设计周期采用7．28 h。

4 结束语
定位卡是矿下定位系统的重要组成部分，为了得到高效、准确的定位信息，定位卡的软硬件设计必须考虑多方面的因素。针对基于无线局域网的矿下定位系统中定位卡设计的各个方面进行了较为深入的探讨，并通过在实际的矿井定位系统应用中出现的问题，提出了若干解决非功能性需求的设计方法。