無線局域定位系統(tǒng)的分析與設(shè)計(jì)
2004年10月A版
摘 要： 本文介紹的無線局域定位系統(tǒng)實(shí)質(zhì)上是一個(gè)典型射頻識(shí)別系統(tǒng)(RFID)在個(gè)人定位上的應(yīng)用。文章對(duì)該系統(tǒng)設(shè)計(jì)要點(diǎn)進(jìn)行了理論分析,并介紹了相應(yīng)的解決方案。
關(guān)鍵詞： RFID;個(gè)人定位;自動(dòng)識(shí)別
引言
本文闡述的個(gè)人位置跟蹤系統(tǒng)是射頻識(shí)別系統(tǒng)(RFID)在個(gè)人定位上的應(yīng)用,即利用無線鏈路的方式實(shí)現(xiàn)個(gè)人的位置定位的系統(tǒng)。系統(tǒng)的頻率為433MHz,通信距離為200米。系統(tǒng)分為手持臺(tái)、基站和信息處理的數(shù)據(jù)庫(kù)�；驹硎峭ㄟ^定時(shí)發(fā)射基站發(fā)射同步時(shí)鐘信號(hào),手持臺(tái)接收到該信號(hào)后,按照一定的次序同接收基站進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。交換完數(shù)據(jù)信息后,基站即時(shí)更新數(shù)據(jù)庫(kù),并由管理PC機(jī)顯示,需要時(shí)可以報(bào)警。
空中鏈路安排
通常在進(jìn)行無線接收系統(tǒng)設(shè)計(jì)之前,必須進(jìn)行鏈路預(yù)算分析的演示。通過演示,可以預(yù)知在特定的輸出誤碼率(BER)和信噪比(SNR)下,為達(dá)到設(shè)計(jì)要求,接收機(jī)所需要的噪聲系數(shù)(NF)、增益、和發(fā)射機(jī)的輸出功率等。由射頻理論可知,信號(hào)的自由空間損耗：
L(dBm)=20log(4R/)=20log(4Rf/c)
式中：R為通信距離;f為信號(hào)頻率;c為光速。
當(dāng)f以MHz為單位,R以km為單位時(shí),可以得到：
L(dBm)=32.45+20logf(MHz) +20logR(km)
若以433MHz作為空中鏈路頻率,則L(dBm)=85.2+20logR(km)。
相應(yīng)的數(shù)值列表如表1。
由于通信距離設(shè)定為200米,故空中動(dòng)態(tài)為1米至200米,即動(dòng)態(tài)范圍為71.2-25.2＝46dB 。考慮到身體的不同方向衰減30dB,則動(dòng)態(tài)范圍達(dá)46+30＝76dB。 當(dāng)然,實(shí)際信號(hào)在傳播過程中往往不止自由空間損耗,還有其它的損耗,這將使空中鏈路更加惡化。一般通過增加發(fā)送的功率,減低接收NF,增加接收增益和提高發(fā)射與接收天線增益可以使這些損耗得到補(bǔ)償。
手持臺(tái)的電路由兩部分組成：第一部分是單片機(jī),其主要的功能是用于控制射頻RF模塊和保存與手持臺(tái)ID相關(guān)的信息。射頻模塊則負(fù)責(zé)接收和發(fā)射基站MCU送來的信號(hào)。由于手持臺(tái)采用電池供電,所以功耗、接收靈敏度以及低工作電壓是其重要的指標(biāo)。
圖1 手持臺(tái)的軟件流程圖
圖2 復(fù)時(shí)發(fā)射基站電路框圖
手持臺(tái)重要的參數(shù)有：
手持臺(tái)的電路可以由CHIPCON公司的單片射頻收發(fā)芯片CC1000,和TI公司的MSP430F1121微處理器組成。CC1000是一款低功耗、低工作電壓、單片UHF無線收發(fā)芯片。該芯片主要為工業(yè)生產(chǎn)、科技和醫(yī)藥應(yīng)用方面實(shí)現(xiàn)
