[实用新型]一种基于射频辅助的无线传感网络中节点定位装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种基于射频辅助的无线传感网络中节点定位装置，属于嵌入式开发与无线通信的交叉领域。

背景技术

无线传感网络（Wireless Sensor Network，WSN）的研究起步于20世纪90年代末期，是由部署在监测区域内大量的廉价微型传感器节点组成，通过无线通信方式形成的一个多跳的自组织的网络系统，其目的是协作地感知、采集和处理网络覆盖区域中被感知对象的信息。由于传感器网络的巨大应用价值，它已经引起了世界许多国家的军事部门、工业界和学术界的极大关注.无线传感器网络通过节点之间的相互协作来完成任务。因此能应用于许多领域，如：在部队到达战区之前向其抛洒大量传感器感知敌方动作，并返回数据信息。因此传感器网络系统可以被广泛地应用于国防、军事、安全、环境监测、交通管理、医疗卫生等许多领域。

无线传感网络中传感器节点采集的信息，都需要包含有位置信息才有意义。所以无线传感网络中定位是现在所面临的一个难题。现有的基于GPS的定位装置，成本昂贵；基于到达角度（Angle Of Arrival，AOA）的定位装置需要添加天线阵列，实现复杂且增加了节点成本。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是克服现有定位装置成本高的不足，提供了一种基于射频辅助的无线传感网络中节点定位装置。

本实用新型的技术方案是：一种基于射频辅助的无线传感网络中节点定位装置，所述定位装置由锚节点1和未知节点2组成；所述锚节点1包括电源模块Ⅰ11、2.4GHz射频模块Ⅰ12、处理器模块Ⅰ13、433MHz射频模块14，其中处理器模块Ⅰ13通过SPI接口与2.4GHz射频模块Ⅰ12连接，通过通用I/O接口模拟SPI接口功能与433MHz射频模块14连接；所述未知节点2包括电源模块Ⅱ21、2.4GHz射频模块Ⅱ22、处理器模块Ⅱ23，其中处理器模块Ⅱ23通过SPI接口与2.4GHz射频模块Ⅱ22连接。

所述锚节点1和未知节点2中的电源模块使用2节1.5v干电池及使用稳压芯片构成的稳压电路为各个模块供电。

本实用新型的工作原理是：

所述定位装置由锚节点1和未知节点2组成；所述锚节点1包括电源模块Ⅰ11、2.4GHz射频模块Ⅰ12、处理器模块Ⅰ13、433MHz射频模块14，其中处理器模块Ⅰ13通过SPI接口与2.4GHz射频模块Ⅰ12连接，通过通用I/O接口模拟SPI接口功能与433MHz射频模块14连接；所述未知节点2包括电源模块Ⅱ21、2.4GHz射频模块Ⅱ22、处理器模块Ⅱ23，其中处理器模块Ⅱ23通过SPI接口与2.4GHz射频模块Ⅱ22连接。

所述锚节点1和未知节点2中的电源模块使用2节1.5v干电池及使用稳压芯片构成的稳压电路为各个模块供电。

所述锚节点1和未知节点2中的2.4GHz射频模块由802.15.4协议芯片、外围电路、天线组成；发送时处理器模块通过SPI接口将自身的ID信息写入到802.15.4协议芯片的寄存器中，802.15.4协议芯片将ID信息送到发送缓存器，根据IEEE 802.15.4标准，经过扩频、D/A变换、低通滤波、调制、放大后，通过天线发送；当天线接收到射频信号时经过下变频处理、滤波、放大、A/D变换、数字解调，恢复出传输的正确数据包放到802.15.4协议芯片的FIFO缓存器中，如果数据包满足IEEE802.15.4标准的帧格式，则成功接收，否则放弃这个数据包，进行下一次接收。

所述未知节点2中的处理器模块设有JTAG接口、传感器接口，所述锚节点1中的处理器模块在未知节点2的基础上还设有用于通过上位机读取锚节点1处理器中的数据的串口模块；其中传感器接口使用1.25mm单排针将处理器芯片的PA0～PA3的I/O接口扩展出来，串口模块由串口芯片及外围电路组成。

所述锚节点1中的433MHz射频模块14由射频芯片和天线组成；发送时处理器模块通过I/O接口配置好射频芯片的参数，再将需要发送的时刻信息数据通过I/O接口写入射频芯片的发射寄存器中，射频芯片自动将时刻信息调制后通过天线发送出去；当射频芯片成功接收到信息时通过中断的方式，通知处理器模块通过I/O接口读取接收到的数据。

本实用新型的有益效果是：操作简单，使用方便；不需要安装昂贵的天线阵列，有效地降低了成本。

附图说明

图1为本实用新型中所述锚节点的结构连接框图；

图2为本实用新型中所述未知节点的结构连接框图；