无线传感器网络节点定位在STM32W上的实现

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无线传感器网络(wireless sensor network,WSN)在军事国防、环境监测、智能家居等监测领域有着广阔的应用前景。对于监测系统来说,传感器采集到的数据必须结合具体的位置信息才有实际的意义,但是在实际应用中,随机分布的传感器节点或者移动的传感器节点事先无法知道自己的位置,因此,无线传感器网络需要采用一定的方法实现节点的自定位,为整个系统实现精确的数据采集奠定基础。课题所设计的定位系统采用基于RSSI(接收信号强度指示)的加权质心定位算法,实现了无线传感器网络中的未知节点自定位。论文从节点设计入手进行阐述,首先介绍了节点的硬件设计。本设计以ST公司最新推出的性能强大且外围电路设计方便的射频SOC-STM32W108为主控,进行了SD卡接口等外围硬件设计及其驱动程序设计,并基于STM32W108内嵌的EmberZNet协议栈进行了组网设计;其次在定位算法方面,论文通过仔细研究基于测距定位和不基于测距定位两类定位算法的原理,并进行对比和分析,选择了基于RSSI的加权质心定位算法。该算法使用测得的RSSI值确定质心定位中坐标计算的加权因子,合理体现了不同的锚节点对定位未知节点的约束力,提高了质心定位算法的精度又无需增加额外的硬件,且通信开销较小;最后进行了节点定位软件设计,此处设计采用了未知节点首先获取周围锚节点信息,然后在其加入网络后将所获取锚节点信息发送给中心节点,在中心节点上进行定位计算的设计思路,将定位实现过程结合在组建ZigBee网络之中,降低了通信开销,且实现方便。通过测试表明,论文设计的节点定位系统能够实现无线传感器网络节点的自定位,且在空旷区域具有较高的定位精度。
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