无线防盗系统的开发与设计
加入技术交流群
网关节点即无线定位系统的网络协调器，由CC2530模块和HFZ-SmartRF07EB组成，通过串行口RS232与PC相连。首先它接收监控软件提供的各个参考节点和定位节点的配置数据，并发送给相应的节点;其次，接收各个节点反馈的有效数据，并将其传输给监管软件。
本文引用地址：https://www.eepw.com.cn/article/263370.htm参考节点是无线定位系统中已知坐标的静态节点，是ZigBee网络中的路由器，由3.7V锂电池与CC2530模块组成。
定位节点是无线定位系统中的移动节点，由CC2530与电源模块组成，它是ZigBee网络的路由器。通过处理参考节点发送的信息包来计算自身的RSSI值。
1.1.1 RSSI测距原理
文献[4]提出RSSI和无线信号传输距离之间有确定的关系。RSSI定位技术是根据信号强度在传输过程中的衰减程度来估算节点间的距离[5]。普遍采用的理论模型是Shadowing模型[6]，由式(1)给出：
(1)
式(1)中：d-接收端与发射端之间的距离(m);
d0-参考距离，一般取1m;
pr(d0)-参考距离d0点对应的接收信号功率(dBm);
n-路径衰减指数，与环境有关的值，一般取2～4;
XdBm-平均值为0的高斯随机变量，反应当距离一定时，接收信号功率的变化;
在本系统实际设计中，采用简化的Shadowing模型，由式(1)可得出RSSI测距公式(2)：
式(2)中A为信号传输1m远时接收信号的功率(单位dBm)，d0=1m接收端与发送端之间的距离(单位m)。通过公式(2)算出发射节点与接收节点之间的距离d。
RSSI测距具有重复性和互换性，在应用环境下，RSSI的变化有规律可循。这在无线测距调试过程中起到了关键的作用。
1.1.2 统计均值模型
利用RSSI测距时，有三种处理RSSI数据的校正模型，分别为：统计均值模型、基于固定节点间距离的校正模型和高斯模型。
统计均值模型是指未知节点采集一组RSSI值，然后求出这些数据的均值，由式(3)给出：
可以通过调整m值来平衡精确性和实时性。m很大时，可有效地解决定位数据的随机性，但提高了通信成本。
1.2 硬件设计
本系统选择ZigBee作为无线通信平台，利用TI公司的CC2530无线收发芯片完成固定节点与移动节点的无线通信及RSSI的收集。CC2530芯片内部集成了2.4GHz的ZigBee射频前端、模数转换器、低功耗的8051内核MCU，集成IEEE 802.15.4标准MAC收发器[7]。
接收主机为固定节点。物品上事先安装的为移动节点，移动节点的尺寸为5.8cm×5.8cm。固定节点从CC2530接收的MAC层读出芯片寄存器RSSI—VAL的值。通过收集移动节点RSSI值，设定输入参数A(通常取-35dBm)与n(通常取3.5)，通过公式(1)(2)计算两节点间的距离。定位估计算法需要3～8个参考节点，计算节点位置耗时少于40ms。在无障碍环境下，测距范围为100m，定位偏差低于2.5m，从而完成定位测距功能。
评论