1、無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)是指由部署在監(jiān)測(cè)區(qū)域內(nèi)大量的微型傳感器節(jié)點(diǎn)組成，通過(guò)無(wú)線通信方式形成的一個(gè)多跳的自組織的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，其目的是協(xié)作的感知、采集和處理網(wǎng)絡(luò)覆蓋區(qū)域內(nèi)感知對(duì)象的信息，并發(fā)送給觀察者。其具有十分廣闊的應(yīng)用前景，能應(yīng)用于軍事國(guó)防、城市管理、醫(yī)療衛(wèi)生、環(huán)境監(jiān)測(cè)、搶險(xiǎn)救災(zāi)、危險(xiǎn)區(qū)域遠(yuǎn)程控制等諸多領(lǐng)域。定位技術(shù)是傳感器網(wǎng)絡(luò)的一項(xiàng)支撐技術(shù)，是傳感器網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行目標(biāo)識(shí)別、監(jiān)控、跟蹤等眾多應(yīng)用的前提，也是傳感器網(wǎng)絡(luò)研究中的熱點(diǎn)問(wèn)題之一。 本文

2、主要對(duì)一種基于TOA(Time OfArrival)測(cè)距的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)自定位技術(shù)進(jìn)行研究。將多頻連續(xù)波測(cè)距技術(shù)應(yīng)用到傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)定位中，對(duì)傳統(tǒng)的采用多個(gè)正弦調(diào)制頻率進(jìn)行測(cè)距的方法進(jìn)行了改進(jìn)，采用單個(gè)方波信號(hào)代替多個(gè)正弦調(diào)制頻率，根據(jù)方波信號(hào)頻譜分量豐富的特性，方波的各次諧波分量可作為多個(gè)正弦連續(xù)波來(lái)處理，從而實(shí)現(xiàn)單頻率調(diào)制信號(hào)完成多頻率測(cè)量的目的，降低了硬件設(shè)計(jì)的復(fù)雜度，減小了系統(tǒng)的功耗。采用直接數(shù)字合成技術(shù)(Direct Di

3、gital Synthesis，簡(jiǎn)稱(chēng)DDS)設(shè)計(jì)了無(wú)線測(cè)距信號(hào)源?？赏瑫r(shí)輸出頻率可調(diào)的正弦波和方波，輸出頻率范圍大致為0～20MHz。信號(hào)源采用微控制器控制，輸出頻率能方便快速的切換，具有很高的頻率準(zhǔn)確度和穩(wěn)定度。采用ISM波段的芯片CC1100設(shè)計(jì)了用于收發(fā)測(cè)距信號(hào)的射頻前端，可以同時(shí)收發(fā)傳感器節(jié)點(diǎn)采集到的數(shù)據(jù)和方波測(cè)距信號(hào)，通過(guò)設(shè)定不同的通信頻道，可實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的無(wú)干擾通信。以THS1209模數(shù)轉(zhuǎn)換器為核心實(shí)現(xiàn)了高速雙通道的同步數(shù)據(jù)

4、采集，能同時(shí)對(duì)發(fā)射信號(hào)和回波信號(hào)進(jìn)行采樣，每個(gè)通道的轉(zhuǎn)換速度最高可達(dá)到4MSPS，轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)位數(shù)為12位，采樣精度為±1LSB?；赥MS320VC5402 DSP(Digital Signal：Processor)設(shè)計(jì)了數(shù)字檢相單元的硬件電路，采用C語(yǔ)言與匯編語(yǔ)言相結(jié)合的方法編寫(xiě)了FFT(Fast Fourier Fransform)頻域分析法檢相程序。分析了數(shù)字信號(hào)處理中常用的窗函數(shù)的特性，選擇Hanning窗對(duì)采集到的發(fā)射信號(hào)和

5、回波信號(hào)進(jìn)行處理，通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)加窗減小了頻譜分析時(shí)的能量泄漏。對(duì)加窗后的數(shù)據(jù)采用FFT算法計(jì)算出信號(hào)的離散傅立葉變換，得到發(fā)射信號(hào)和回波信號(hào)頻譜中基波分量和各次諧波分量功率譜的實(shí)部與虛部，再根據(jù)頻譜中相角的定義就可以計(jì)算出發(fā)射信號(hào)與回波信號(hào)的相位差。測(cè)量精度可達(dá)到±0.025rad。集成測(cè)距信號(hào)源、射頻前端、數(shù)據(jù)采集和數(shù)字檢相等各功能單元，設(shè)計(jì)了測(cè)距系統(tǒng)的硬件平臺(tái)。 在對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)試的過(guò)程中采用單元測(cè)試與系統(tǒng)測(cè)試相結(jié)合的方法，首先