基于CC2500的无线楼字跟踪系统软硬件设计

2010-06-23 13:16:44来源: 现代电子技术

1引 言

  随着楼宇智能化程度的提高,人们已经不再满足于仅仅使用摄像设备对楼宇中的人员或物品进行跟踪监控。于是基于无线的定位技术在悄然间兴起。这种技术不但可以进行目标跟踪,实施监视目标的行动路线,还可以预测目标的前进轨迹,这些都是传统的摄像监控系统不能做到的。这种定位系统从底层硬件到上层软件涉及到非常多的技术,本文只针对无线定位部分的软硬件进行重点介绍。

  无线跟踪系统的关键就是如何定位。目前比较成熟的无线定位技术当属GPS,然而这种技术无法在楼宇中使用,因此需要寻找一种新的定位方式来达到我们的目标。这里选择了基于接收信号强度(RSSI)的带信标定位技术。大多数射频芯片都可以得到RSSI,但综合整体性能,我们采用了Chipon推出的一款低功耗2.4 GHz全球免许可费用频段的射频芯片CC2500。他体积小,操作简单,采用3线制SPI。与MCU通信,并能够在每次接收到信号后自动产生RSSI,方便上层完成定位。

2 CC2500芯片介绍

  2.1 整体性能

  他的主要特性有:

  (1)体积小,外围电路简单。CC22500只有20引脚,44 mmQLP封装。相对于其他射频芯片的封装,这种封装在手工焊接上要容易一些。

  (2)灵敏度高,功耗低,速率可调。CC2500与常用的几款2.4 GHz射频芯片的比较如表1所示。表中未注明速率的数据是在数据传输速率250 kb/s下得到的。

  (3)CC2500硬件支持包数据处理,数据接收时,有缓冲,信息同步字自动检测,地址检测,信息长度分析和CRC校验等功能,支持前向纠错,内部集成温度传感器。

  

  2.2 WOR功能

  为了节约电能,射频芯片通常采用休眠模式。芯片在休眠时势必会丢失信息,CC22500的WOR(Wakeup-on-Radio)功能能很好地避免这点。WOR功能保证芯片在深度睡眠时周期性地苏醒,探听周围是否有信号,这个过程不需要CPU的中断,如果有数据包成功接收,芯片可通过引脚输出中断通知MCU读取。在使用WOR功能时,片上的RC时钟作为WOR时钟。溢出的周期时间可由编程确定。

  2.3 RSSI和LQI功能

  RSSI反映接收信号强度,LQI反映信号的连接质量,两者都可以通过读取芯片的寄存器得到。LQI虽然能够判断连接质量,但会因调制方式的不同而不同。

  RSSI是判断两个节点距离的很好的参数。在从RSSI寄存器中读到数值后我们需要进行一系列转化,才能得到接收强度值。首先判断RSSI寄存器中的值RSSI dec是否大于128,如果成立,则:

  如果小于128,则:

  

  其中RSSI offset按照数据传输速率的不同而改变,其取值可参照文献[1]。

  2.4 CCA功能

  CCA(Clear Channel Assessment)能够指示当前信道是否处于空闲状态。其作用与CSMA相似。当芯片要转入发送模式时,会首先检查信道,只有当信道为空闲时,才进入发送模式,否则停留在原模式或由编程设定进入其他模式。有3种情况可触发CCA功能:

  (1)在RSSI低于门限值时;

  (2)当接收到一个数据包时;

  (3)以上两者都具备。

  2.5 发射功率表

  CC2500的功率表是用来在每次发送时设置发送功率的,其中最多可以存放8字节的功率值,默认情况下,每次在发送时,从最低位功率值开始读取,每次读取一个字节。当读取到最后一个字节的时候,自动回到第一个字节。如果有需要,可编程设置不从第一个字节开始读取,以实现发射功率可调。

3 跟踪算法

  3.1 定位算法

  所谓的跟踪轨迹其实就是若干次定位结果按时间顺序的集合。所以如何定位非常重要。目前常用的定位技术如基于准确测距的定位方法、质心算法等在空旷的环境中能够比较准确地完成定位,但在建筑物内部则相对效果较差。试验表明基于上述方法进行定位轨迹将是跳跃的,而非连续的。在建筑物内进行定位,有一个好处就是身处其中的待定位目标在活动空间上有一定约束,比如人在走廊中行走时,只能向前或者向后,左右两边都是墙壁,无法行走,这样实际上他的轨迹是遵循一定规律的。所以可以综合楼宇内部的位置信息进行定位。

  

[1] [2]

关键字:定位算法  节点分配  RSSI  跟踪算法  CRC校验  Chipon  RADAR  

编辑:鲁迪 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/afdz/2010/0623/article_2705.html
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