無線傳感器網(wǎng)絡(WSN)定位系統(tǒng)設計

3 WSN定位節(jié)點硬件設計
3．1 總體設計
定位節(jié)點硬件設計框架如圖2所示。硬件設計分為兩部分：無線通信模塊設計和無線測試模塊設計。無線通信模塊為節(jié)點間的無線數(shù)據(jù)提供接口，它是節(jié)點核心部分。無線測試模塊通過RS232串口轉換電路實現(xiàn)PC機與協(xié)調器節(jié)點間的數(shù)據(jù)傳輸。

3．2 硬件實現(xiàn)
無線通信模塊包括CC2430及其相關外圍電路。由于CC2430集8051內(nèi)核與無線收發(fā)模塊于一體，從而簡化了電路設計過程，省去了單片機和無線收發(fā)器件之間接口電路的設計，縮短了研發(fā)周期。
無線測試模塊的串口轉換電路采用MAX3232雙通道轉換器，工作電壓范圍為3～5．5 V，該電路主要用于協(xié)調器與PC之間的串口通信。
對射頻電路來說，解決好器件間干擾問題是至關重要的。建議無線通信模塊采用PCB雙層板，頂層用于信號線布線，底層用于電源和地布線，在無布線的開放區(qū)域采用少量過孔相連到地。另外，務必使CC2430底部可靠接地。外圍器件尺寸盡量小，可使用0402規(guī)格阻容器件。如果使用PCB天線，為了減少板材對PCB天線的影響，使天線獲得最佳性能，可以采用RF4板材，板材介電常數(shù)為4．5，厚度為1 mm，敷銅厚度為0．35μm。無線測試模塊PCB制作無特殊要求。

4 定位節(jié)點軟件設計
無線傳感器定位網(wǎng)絡中存在3種功能類型的節(jié)點，分別為網(wǎng)關(協(xié)調器)、參考節(jié)點(路由器)和盲節(jié)點(終端)。網(wǎng)關在整個系統(tǒng)中有著至關重要的作用，首先它要接收上位機發(fā)出的命令，開啟網(wǎng)絡，等待其他類型節(jié)點入網(wǎng)，其次還要接收各節(jié)點反饋的有效數(shù)據(jù)并傳輸給上位機軟件處理。參考節(jié)點是一類靜止的已知自身位置的節(jié)點，它的任務是接收帶RSSI(Received Signal Strength Indicator)值的信息包并計算RSSI平均值，最終在盲節(jié)點打包各RSSI平均值后，將其發(fā)送給網(wǎng)關，傳回上位機監(jiān)控軟件處理。盲節(jié)點是一類可移動的節(jié)點，可在參考節(jié)點包圍的區(qū)域內(nèi)任意移動。盲節(jié)點向周圍空間廣播RSSI簇，并接收一跳范圍內(nèi)的參考節(jié)點平均RSSI值，打包收到的各平均RSSI值后，無線發(fā)送給協(xié)調器節(jié)點。圖3為整體傳感器網(wǎng)絡定位通信流程。