一種便攜式無線搜救定位系統(tǒng)設(shè)計方案

圖3 協(xié)調(diào)器流程圖

圖4 終端流程圖

2.4 BI 和SI 的動態(tài)設(shè)定調(diào)度算法

　　無線搜救器在搜尋遇難者的時候需要收集大量的RSSI 值來進行定位，這就意味著網(wǎng)絡(luò)的通信非常繁忙。

　　一般的網(wǎng)絡(luò)對于信標間隔（BI）和超幀活動區(qū)間（SD）都是設(shè)定為定值的，但是在通信繁忙的時候協(xié)調(diào)器或路由器就有可能因為其傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量大，而其超幀活動區(qū)間又比較小，有可能引發(fā)數(shù)據(jù)包丟失等情況，從而成為網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸?shù)钠款i。本系統(tǒng)從實際實驗出發(fā)，采取了一種動態(tài)設(shè)定BI 和SI 的方法，流程如圖5 所示。

圖5 算法流程圖

　　3 實驗結(jié)果分析

　　在Zigbee 網(wǎng)絡(luò)的幾種拓撲結(jié)構(gòu)中，簇-樹狀拓撲具有建網(wǎng)迅速，節(jié)點加入網(wǎng)絡(luò)成功率高以級路由途徑多等特點，并且具有網(wǎng)絡(luò)自愈功能，且因路由器具有數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)能力，可實現(xiàn)更大數(shù)據(jù)量的傳輸，所以在實驗中，我們將射頻卡的類型全部設(shè)置為路由器，拓撲結(jié)構(gòu)為簇-樹狀拓撲。通過Packet Sniffer CC2430IEEE802.15.14 軟件跟蹤的數(shù)據(jù)幀中每幀字節(jié)數(shù)計算出在每個超幀活動區(qū)間內(nèi)終端傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量，下面是BO 和SO 為定值與動態(tài)設(shè)定BO 和SO 值兩種情況下的數(shù)據(jù)傳輸量的對比：

表1 傳輸數(shù)據(jù)對比表

　　由表1 可知，在動態(tài)設(shè)定BO 和SO 值時，可顯著增大傳輸數(shù)量，從而大大增加定位時的精度和搜救器的靈敏度。

　　在采取動態(tài)設(shè)定BO,SO 值方法時，對無線搜救系統(tǒng)的精度和靈敏度進行實驗可得：當(dāng)無線搜救器距離終端射頻卡45 米左右便可搜索到終端卡的信號，此時定位誤差在3 米以內(nèi)，隨著兩者之間距離的接近，定位誤差相應(yīng)減少，在20 米左右定位誤差可控制在1米以內(nèi)，考慮到這是在實驗狀態(tài)下得出的結(jié)論，在實際應(yīng)用中因各種環(huán)境的干擾，靈敏度與定位精度都會有所下降，但是一般礦山中的甬道的長度大部分都是在10 多米左右，定位誤差在0.7 米左右。綜合以上實驗數(shù)據(jù)，該無線搜救器系統(tǒng)是可以滿足實際工程當(dāng)中的應(yīng)用的。

　　4 結(jié)語

　　通過采集各個射頻終端卡的RSSI 值，實現(xiàn)了定位和搜救功能，并利用動態(tài)設(shè)置BO,SO 的方法，創(chuàng)新性的運用到無線搜救領(lǐng)域，最優(yōu)化了信標間隔，解決了數(shù)據(jù)傳輸瓶頸的問題，從而間接的提高了定位的精度和靈敏度。在此設(shè)計基礎(chǔ)上，定位的精度和節(jié)點穿透能力還需要做進一步的完善和研究。