Zigbee定位测量..doc

应用笔记AN042 CC2431 定位引擎 by Aamodt 1 关键字 .CC2430 .ZigBee .CC2431 .定位引擎 2 简介 本文描述了CC2431的定位引擎，CC2431是一个在片ZigBee系统，所以它自然地被用于ZigBee网络的定位工程。这个手册尽可能地写得通俗并且不描述任何有关协议的特殊概念。 本文的主要目的是提供一些定位技术的基本概念，并且提供一些使用CC2431定位工程的简易开发系统的线索和提示。本文应被作为CC2431和CC2430数据手册之外的扩展。 3 定位工程 在CC2431定位工程中使用的算法基于接收信号强度指示器（RSSI）的数值。RSSI值随距离增加而减小。 图片1显示了一个简单的定位检测系统，“参考点”是一个被放在已知地点的静态结点。为简化起见这个结点知道它自己的位置并且能告诉其他节点。参考节点不需要执行硬件的位置检测，它甚至不需要执行任何计算。一个“盲节点”是基于CC2431建立的，这个节点向参考节点发出请求并接收参考节电的响应信号，读出接收到的RSSI数值，并送入硬件引擎，然后读出计算后的位置并发送位置信息到一个应用软件。 从参考节点发送到盲节点的数据包的最少数据是参考节点的“X”和“Y”参数。RSSI值由接收端计算，如“盲节点”。 定位工程的主要特性是定位计算能够被每一个盲节点运行，因此运算被分散了。这个特性减少了在网络中传输数据的总量，所以只有计算后的位置被传送，而不是用于计算位置的数据。 在自然环境中为了映射每个特殊区域为一个明确的位置，两个空间栅格被使用。方向将表示为X，Y。在所有的图片中X定义为横向，Y为纵向。CC2431定位引擎只能掌握两个维度，但是软件有可能掌握第三维度（例如：表现建筑的天花板）。坐标点（X，Y）=（0，0）是栅格的左上角。 3.1 节点类型 3.1.1 参考节点 具有静态位置的节点叫做参考节点，参考节点必须配置反映物理位置的X和Y值。 参考节点的主要任务是提供包含XY坐标的“参考”包给盲节点，也可做为锚定节点被查阅。 由于这个节点一点也不需要使用硬件定位引擎，所以不必使用CC2431作为这样的用途。这意味着参考节点能在CC2430或CC2431上运行。因为CC2430/31是基于与CC2420同样的收发器，所以即使是CC2420配合一个适当的MPU就能用于参考节点。 3.1.2 盲节点 一个盲节点与离它最近的参考节点通信，收集每个参考节点的X，Y，RSSI，并使用硬件定位引擎计算它自己的位置。然后计算出的位置被发送到一个控制站。这个控制站应该是一个PC或系统内的另一个节点。 盲节点必须使用CC2431。 3.2 定位硬件 定位引擎利用了一个从软件层面看来极端简单的接口，写入参数，等待计算，读出计算后的位置。这章将讨论参数的区别和如何被解释的。 3.2.1 输入 表1显示输入定位硬件所有的必须输入。全部数值的详细描述会在本文最后。下面是一个简短介绍。 名称 最小值 最大值 描述 A 30 50 RSSI绝对值单位dbm距离发送器1米 N_index 0 31 这个值代表了信号传播指数，这个值建立在自然环境之上 RSSI 40 95 接收信号强度指示器，这个值测量单位dbm。定位引擎使用绝对值作为输入 X，Y 0 63.75 这个值表示相对于一个固定节点的X，Y坐标。这个值单位为米，精度0.25米 表1：硬件输入参数 3.2.2 输出 名称 最小值 最大值 描述 X，Y 0 63.5 这个值表示计算后的相对于一个固定节点的XY坐标。单位米 表2：定位引擎输出 接收信号强度指示器（RSSI） 当CC2430/31接收一个包后它会自动添加RSSI值到接收包。RSSI值总是8个符号周期（128us）的平均。RSSI值被表示成一个单字节值，一个2秒余角值。当一个包从CC2431的FIFO中读出时，倒数第二个字节将包含RSSI值（在接收真实包的8个符号后测量的）。即使RSSI值与接收到的数据包同时被捕获，RSSI值也会反映在那时接收信号的强度，不必非得是属于接收数据的信号功率。这样给了RSSI值出错的机会，当大量的节点正在同样的频道上对话时被捕获的RSSI值。 n D(0) D(1) D(2) D(n-2) RSSI CRC/corr 图3：接收数据包 CC2430/31 包含一个寄存器称做RSSI。这个寄存器掌握着与上面所描述的相同值，但是它在包接收时是不锁定的，因此寄存器值不应用于进一步的计算。只有与接收数据关联并被锁定的RSS值能被解释成精确测量的RSSI值。 偏移 RSSI值上面被描述为带符号2秒余角。数值不能作为接收信号强度被读取和解释。为了将真实的读出值转换成接收信号