ZigBee室内定位系统的研究与设计+RSSI的算法及MATLAB仿真(3)
（1）需要数据采集或者监控的网点较多。
（2）要求电池供电。
（3）地形较为复杂，监测点也较多，同时需要较大的网络覆盖面积。
（4）设备体积偏小，而且不利于安置较大体积的充电电池或者是电源模块。
（5）传输数据量小，设备成本低。
（6）要求数据传输可性高，数据传输的安全性也高。
2. 室内定位系统设计
2.1 电路设计
2.1.1 系统的整体思路设计
基于无线传感器网络的室内定位系统主要包括两部分：检测终端与无线传感器节点。无线传感器节点是由参考节点、定位节点和网关节点三部分组成，而无线传感器节点得硬件模块包括能源供应模块、无线通信模块、信息处理模块及其传感器模块四部分[4]。无线传感器模块的功能是负责定位节点与参考节点之间的正常网络通信。传感器模块的功能是信息读取。能源供应模块给予传感器节点能量，保证整个定位系统的正常运作。信息处理模块整合节点的位置坐标信息数据，以便处理和保存坐标位置数据。其中，检测终端则是指由网关节点和串口相连的计算机，它的主要功能是控制无线传感器网络中的保存相应数据、节点之间的通信、显示节点位置。总体设计系统框图如下图2。
图2 基于ZigBee的室内定位系统框图
图2所示各部分的功能如下。
（1）盲节点（即定位节点）。由CC2431器件实现，它的内部含有定位引擎，可以根据RSSI值和参考节点坐标计算出自身的坐标位置，并将该坐标信息数据发送到网关。
（2）参考节点。可由CC2430/CC2431器件实现，在整个室内定位网络中充当路由器，它的坐标位置由用户指定并且是固定的，能够为盲节点提供RSSI值和自身的位置，不参与定位计算。
（3）网关。该网关用于组建一个ZigBee无线网络，也被称作协议转换器（即协调器），它的功能是把 外部环境参数与盲节点的位置坐标发送到主机。
（4）主机。由一台普通的计算机实现，主要用于连接网关完成整个网络的工作调度。
整个定位系统硬件设计框图如图3所示。
图3 系统硬件设计框图
2.1.2 主控芯片CC2431/CC2430
本设计选用了TI公司研发的CC2431片上系统，它兼容定位引擎的硬件结构，它被应用在低功耗ZigBee/IEEE 802.15.4（WSN）。其中，定位引擎利用接收信号强度技术，由接收信号强度与设定的参考节点位置坐标信息，利用自身携带的算法，得出待测节点坐标，通过信息数据传输通道，将坐标信息发送至接收端[5]。
（1）CC2431由2.4 GHz直接序列扩频(DSSS)射频收发器核心和增强型工业标准的8位8051微控制器组成,是带有128 KB闪存的8051内核ZigBee无线单片机。
（2）CC2431的尺寸只有7 mm×7 mm的48脚封装,采用具有内嵌闪存的0.18
μm CMOS标准技术。
（3）CC2431包含一个增强型工业标准的8位8051微控制器内核,运行的时钟频率为32 MHz。
（4）CC2431还包含一个DMA控制器,它能够被用于减轻8051微控制器内核对数据搬移的操作,因此提高了芯片整体的性能。
CC2431硬件电路如图4所示。电感和电容构成了单极天线部分，电阻是50欧姆，电感1与电感2还提供了直流偏置为内部的低噪声放大器和功率放大器。晶振1提供32 MHz晶振,电阻1的作用是为其建立精确的偏置电路,电容1和电容2的性质是去耦电容,功能是电源滤波,提供稳定的核心电压向电压调节器。CC2431还提供了良好的接地保护功能,其芯片底层有一个GND接地引脚,它的功能是尽可能的抑制噪声,减少电磁之间的干扰,进而可以保证电路在稳定的状态下运作。