一种便携式无线搜救定位系统设计方案.docx

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1、一种便携式无线搜救定位系统设计方案随着国家经济发展,对矿山及煤矿资源的依赖性也日益增大,因此而导致的矿山灾害也日益增多。在抢救遇难人员时,方便,快捷,定位精确的搜救系统就显得尤为重要,本文正是基于这一思想,利用无线射频芯片自组网的特性,通过佩戴在遇难者身上不断传回的数据值,从而确定遇难者的所处位置,并迅速的进行营救。1无线搜救器原理无线搜救器系统的主要工作原理是在802.15.14/Zigbee网络中被称为终端的射频卡(佩戴在遇难人员身上)以一个固定的时间频率往协调器(手持搜救器)发送数据帧,在该数据帧中包括一个接收信号强度值(RSSI),信号强度的衰减和距离成指数衰减的关系,两者之间的关系为

2、:620)this.style.width=620;border=0其中d表示距离,n为信号传播常量,A为每米信号接收强度,根据实验数据分析,n值得最佳范围为3.25-4.5,A值得最佳范围为45-49.对(1)式进行等价变换,可得:620)this.style.width=620;border=0然后根据d的变化便可以动态的得知搜救器与终端之间的距离以及方位的变化。2系统总体设计整个无线搜救器包括两部分,一个是射频卡终端,平常工作时做为人员考勤卡使用,灾难发生时,具有定位遇难者位置的功能,主要芯片是CC2430.无线搜救器由三星公司的ARMS3C2440和CC2430构成,主要功能为收集射频

3、卡终端发来的数据并进行定位处理。2.1无线射频终端射频卡终端选用TI公司的CC2430做为无线射频芯片,该芯片是Chipcon公司生产的首款符合802.15.14/Zigbee技术的射频系统单芯片。适用于各种ZigBee或类似ZigBee的无线网络节点,包括调谐器、路由器和终端设备。其具有非常显著的低成本、低耗电、网络节点多、传输距离远等优势,具有以下主要特点:集成符合IEEE802.15.4标准的RF无线电收发机;优良的无线接收灵敏度和强大的抗干扰性;硬件支持CSMA/CA功能;数字化的RSSI/LQI支持。CC2430的硬件应用电路如下图所示,因为考虑到无线射频终端每个员工都需佩戴一个,从

4、节约成本角度出发,采取了一种简单典型的设计方法,电路使用一个非平衡天线,连接非平衡变压器可使天线性能更好。620)this.style.width=620;border=0图1CC2430电路应用图电路中的非平衡变压器由电容C341和电感L341、L321、L331以及一个PCB微波传输线组成,整个结构满足RF输入/输出匹配电阻(50)的要求。内部T/R交换电路完成LNA和PA之间的交换。R221和R261为偏置电阻,电阻R221主要用来为32MHz的晶振提供一个合适的工作电流。用1个32MHz的石英谐振器(XTAL1)和2个电容(C191和C211)构成一个32MHz的晶振电路。用1个32.768kHz的石英谐振器(XTAL2)和2个电容(C441和C431)构成一个32.768kHz的晶振电路。电压调节器为所有要求1.8V电压的引脚和内部电源供电,C241和C421电容是去耦合电容,用来电源滤波,以提高芯片工作的稳定性。123

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