【正文】 系 統(tǒng) ［Ｊ］． 儀 器 儀 表 學(xué) 報 ， ２００３ ； ２３ （ ｚ１ ） ４ 林 凱 ， 何 川 ， 毛 樂 山 ． 基 于 ＬａｂＶＩＥＷ 的 多 通 道 振 動 測 試 與 分 析 系 統(tǒng) ． ［Ｊ ］． 清 華 大 學(xué) 學(xué) 報 （ 自 然 科 學(xué) 版 ） ， ２００３ ； ４３ （ ５ ） （ 收 稿 日 期 ： ２００５－ ０３－ １４ ） ３ 侯 俊 勇 ． 高 速 高 精 度 頻 率 測 量 系 統(tǒng) 的 ＣＰＬＤ 實 現(xiàn) ［Ｊ］． 儀 器 ７８ 歡迎網(wǎng)上投稿 ｗｗｗ．ａｅｔｎｅｔ．ｃｎ ｗｗｗ．ａｅｔｎｅｔ．ｃｏｍ．ｃｎ 《 電子技術(shù)應(yīng)用》２００５ 年第 ８ 期 　 集成電路應(yīng)用 為 ３０～ 該 ４０ｍ ， 這 與 ２０ｍ 左 右 的 超 聲 波 測 距 能 力 相 當(dāng) 。每 個 普 通 節(jié) 點 的 空 間 位 置 在 這 個 定 位 系 統(tǒng) 構(gòu) 筑期間已經(jīng)確定， 并存儲在中心節(jié)點內(nèi)。本系統(tǒng)的特點是電子系統(tǒng)復(fù)雜性低， 容易實 現(xiàn)且成本低； 定位精度高， 容錯性能好； 定位信標(biāo)體積 小， 可以附著在任何需要定位的移動或不移動物體上； 除了被定位物體策動定位請求外， 還允許外部網(wǎng)絡(luò)策動 定位請求和監(jiān)控被定位物體。 普 適 計 算 的 應(yīng) 用 環(huán) 境 一 般 在室內(nèi)， 并且要求定位精度達(dá)到厘米級， 定位系統(tǒng)必須 能很方便地在空間布置。普適計 算的一個前題條件是必須獲取普適計算對象的位置信 息 ［１］ ， 這 個 位 置 信 息 依 據(jù) 普 適 計 算 的 不 同 應(yīng) 用 ， 可 以 是 基于區(qū)域范圍的， 也可以是基于精確坐標(biāo)的。 出 了 基 于 ｎＲＦ２４０１ 無 線 收 發(fā) 模 塊 和 超 聲 波 技 提 術(shù) 的 精 確 定 位 系 統(tǒng) 的 組 成 框 架 和 定 位 算 法 ； 并 給 出 了 基 于 ｎＲＦ２４０１ 無 線 收 發(fā) 模 塊 組 成 傳 感 器 網(wǎng) 絡(luò) 的 ＭＡＣ 協(xié) 議 和 超 聲 波 收 發(fā) 時 間 差 的 修 正 方 案 。建議您優(yōu)先選擇TXT，或下載源文件到本機查看。測 出 每 一 步 的 時 延 ， 然 后 再 計 算 出 超 聲 波所測距離的真正傳播時間是復(fù)雜和不現(xiàn)實的。 在 普 通 節(jié) 點 中 定 時 器 獲 得 的 時 間 差 是 Ｔ′ Ｔ３ 。 參考文獻(xiàn) １ 付 維 權(quán) ， 孫 志 仁 ， 曹 奇 英 ． 普 適 計 算 中 的 定 位 感 知 系 統(tǒng) ［Ｊ］． 單 片 機 與 嵌 入 式 系 統(tǒng) 應(yīng) 用 ， ２００４ （ ２ ） ：１５～ １８ ４ 超聲波收發(fā)時間差的修正 為了準(zhǔn)確地測出被定位物體的精確坐標(biāo)， 超聲波的 收發(fā)時間差必須測得非常準(zhǔn)確。圖 ５ 顯 示 了 一 個 定 位 目 標(biāo)使用本系統(tǒng)測定位置時， 測量值和實際值之間的距離 差； 實驗結(jié)果表明本系統(tǒng)達(dá)到了設(shè)計目標(biāo)。 圖 ５ 實際位置與測量值之間的距離差 用 ｔ′代 替 （２） 式 和 （３） 式 中 的 ｔｉ ， 經(jīng) 過 計 算 將 得 到 更 ｉ 準(zhǔn)確的被定位物體的坐標(biāo)。 在 特 殊 情 況 下 ， 無 線 收／發(fā) 模 塊 半 雙 工 的 工 作 方 式 還會造成中心節(jié)點在發(fā)出外部網(wǎng)絡(luò)策動的定位公告后 系統(tǒng)收不到超聲波信標(biāo)， 也就是中心節(jié)點發(fā)外部網(wǎng)絡(luò)策動的定位公告的同時， 與這個定位公告對應(yīng)的被定位物 體正在發(fā)定位請求。為有效 解決這個問題， 本系統(tǒng)規(guī)定信標(biāo)節(jié)點在發(fā)出定 位請求后的一段時間內(nèi)收不到與其對應(yīng)的定位 公 告 時 ， 隨 機 延 遲 若 干 個 定 位 周 期 ， 在 其 ＣＨ１ 和 ＣＨ２ 上 均未監(jiān)聽到信號后， 重發(fā)定位請求。 原因有二： 其一是由 其 ３ 定位系統(tǒng)的具體設(shè)計與實現(xiàn) 考 慮 到 低 成 本 和 小 型 化 的 需 要 ， 本 系 統(tǒng) 選 用 Ｎｏｒｄｉｃ ＶＬＳＩ 公 司 的 單 片 無 線 收 發(fā) 模 塊 ｎＲＦ２４０１ ［４］ 構(gòu) 成 無 線 傳 感 器 網(wǎng) 絡(luò) 。 很 顯 然 ， 信 標(biāo) 節(jié) 點 的 第 二 頻 道 為 ＣＨ２ 時， 可用于監(jiān)聽別的信標(biāo)節(jié)點的定位請求。 ＣＨ１ 上 發(fā) 的 由 外 部 網(wǎng) 絡(luò) 策 動 的 定 位 公 告 ， 保 證 外 部 網(wǎng) 絡(luò) 的定位請求優(yōu)先， 而不與移動物體的定位請求競爭。 假 定 被 定 位 物 體 的 三 維 坐 標(biāo) 為 （ ｘ，ｙ，ｚ） 和 至 少 有 四 個傳感器節(jié)點不在同一平面上， 則被定位物體到傳感器 節(jié) 點 的 距 離 ［３］ 為 ： Ｖ?ｔｉ !（ｘｉ － ｘ） ２ ＋（ｙｉ － ｙ） ２ ＋（ｚｉ － ｚ） ２ （１＜ｉ＜ｎ， 且 ｎ４） （２） 很 明 顯 ， （２） 式 是 一 組 非 線 性 超 定 方 程 ， 被 定 位 物 體 的三維坐標(biāo)估計值可用最小二乘法求出： ! ! ! （ｘ ， ｙ ， ｚ ）＝ａｒｇｍｉｎ （ｘ ， ｙ ， ｚ） $ １ ｎ ｎ ｉ＝１ （Ｖ ｔｉ－ !（ｘｉ－ ｘ）２＋（ｙｉ－ ｙ）２＋（ｚｉ－ ｚ）２ ） ２ % （３） 可 以 證 明 ， 只 要 每 個 傳 感 器 節(jié) 點 對 Ｖ ｔｉ 的 測 量 誤 差 ? 都 滿 足 Ｎ （ ０ ， !２ ） 且 相 互 獨 立 ， 則 （３） 式 的 結(jié) 果 是 最 大 似 然 估計。 當(dāng) 信 標(biāo) 節(jié) 點 發(fā) 定 位 請 求 時 ， 它 的 無 線 收 ／發(fā) 模 塊 的 第 一 頻 道 （因 為 只 有 第 一 頻 道 才 能 發(fā) ） 被 重 配 置 為 ＣＨ１＋８ＭＨｚ ， 與 中 心 節(jié) 點和其它處在收狀態(tài)的信標(biāo)節(jié)點的第二頻道相對應(yīng)。 普 通 節(jié) 點 平 時 處 在 收 狀 態(tài) ， 而 在 需 要 發(fā) 送 時 ， 普 通 節(jié) 點 依 據(jù) 預(yù) 定 義 的 時 隙 （ 與 其 ＩＤ 關(guān) 聯(lián) ） 時 分 發(fā) 送 （ＴＤＭＡ） 。超 聲 波 的傳播速度為： 收 ： ＣＨ１ 和 ＣＨ２ 發(fā) ： ＣＨ１ 收 ： ＣＨ１ 發(fā) ： ＣＨ１ Ｎｅｗ＝ＣＨ１ ＋８ＭＨｚ 圖 ４ 定 位 系 統(tǒng) 的 ＭＡＣ Ｖ＝３３１．４５? １＋ ! Ｔ ２７３．１５ （ｍ／ｓ） （１） 中 心 節(jié) 點 的 第 一 頻 道 設(shè) 置 為 ＣＨ１ ， 并 且 半 雙 工 可 發(fā) 可 收 ， 而 第 二 頻 道 （ 必 為 ＣＨ２ ＝ＣＨ１ ＋８ＭＨｚ） 設(shè) 置 為 可 收 ， 但兩個頻道平時都在收狀態(tài)。 個普通節(jié)點把它所測得的 每 時間差發(fā)送給中心節(jié)點， 由中心節(jié)點來完成定位計算。超 聲 波 信 標(biāo) 節(jié) 點 收 到 與 其 所 附 物 體 相 同 ＩＤ 的 定 位 公 告 后 ， 馬 上 發(fā) 射 超 聲 波 信 標(biāo) ； 而 普 通 節(jié) 點 ｉ （１ ＜ｉ ＜ｎ） 收 到 定 位 公 告 后 ， 便 啟 動 計 時 器 并 接 收超聲波信號。 定 位 請 求 的 主 要 內(nèi) 容 是 被 定 位 物 體 的 ＩＤ 。 依據(jù)無線收發(fā)模塊的上述功能和參數(shù)以及定位系統(tǒng) 圖