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中国仪器仪表CHINAINSTRUMENTATION本期主题工业无线
2011年第4期

基于ZigBee的无线定位系统设计
TheDesignofWirelessLocationSystemBasedon
ZigBeeTechnology

1引言
国鑫霍凯刘玉琳
（北京交通大学，北京100044）随着通信技术的发展，无线通信网络得到
越来越广泛的关注。其中，基于IEEE802.15.4的
摘要：ZigBee无线定位技术以其低成本、低功ZigBee技术具有功耗低、可靠性高、时延短、网
耗、低速率和定位精度高等特点在工业无络容量大、安全性等特点。以CC2430/CC2431芯
线定位等方面得到广泛应用。介绍ZigBee片为核心的无线定位系统以其低成本、高分辨率
无线定位系统的工作原理、硬件设计、软件（0.25m）和非常高的定位精度（小于3m）广泛的
设计和网络组成，并通过LabVIEW系统监应用于矿井定位、无线跟踪等领域。
控软件，实现了定位网络中参考节点和定位
2ZigBee无线定位单片机CC2430/CC2431
节点的初始化以及图形化的位置检测。
关键词：LabVIEWZigBee技术CC243/CC2431ZigBee是一种新兴的短距离、低速率无线
无线定位串口数据分析网络技术，是一种介于无限标记和蓝牙之间的技
术提案。ZigBee的基础是IEEE802.15.4，这是
Abstract：Becauseofthelow-cost,low-power,IEEE无线个人区域网（PersonalAreaNetwork,
low-speedandhighpositioningaccuracy,ZigBeePAN）工作组的一项标准，被称作IEEE802.15.4
wirelesslocationtechnologyhaswiderangeof（ZigBee）技术标准。
applicationintheindustrial.AZigBeewirelessCC2430/CC2431产品家族是世界上首个真正
locationsystemstheory,hardwaredesign,software的单芯片ZigBee解决方案，是第一个真正意义上的
designandnetworkcomponentsare0introduced,SoCZigBee一站式产品，并有芯片可编程闪存以及
andthroughtheLabVIEWsystemmonitoring通过认证的ZigBeeTM协议栈，所有都集中在一个
software,achievedtheinitializationofthereference硅片内。CC2430/CC2431仅需采用较少的外围电路
nodesandblindnodesaswellasthegraphical即可组成无线高频模块，实现信号的收发功能。
detectionofthenodes'position.CC2430和CC2431的最重要的区别在于
Keywords：LabVIEWZigBeeCC2430/CC2431CC2431比CC2430多一个无线定位跟踪引擎，此引
WirelesslocationSerialdataanalysis擎用于计算无线网络中定位节点的位置。
CC2430/CC2431芯片的主要特点如下：
（1）高性能和低功耗的8051微控制器核；
（2）集成符合IEEE802.15.4标准的2.4GHz的

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RF无线电收发机；要3~8个参考节点,最高定位精度可达0.5m，定位
（3）优良的无线接收灵敏度和强大的抗干扰区域为64m×64m，定位响应时间少于40μs。而且
性；CC2431通过无线定位跟踪引擎硬件定位计算，消
（4）在休眠模式时仅0.9μA的流耗，外部的中耗非常少的CPU资源。
断或RTC能唤醒系统；在待机模式时少于0.6μA的定位引擎的定位过程为：使能定位引擎，定位
流耗，外部的中断能唤醒系统；节点读取各个参考节点的坐标（X、Y）值，然后读
（5）硬件支持CSMA/CA功能；取其他标准参数（A值、N值、RSSI值），然后进行
（6）较宽的电压范围（2.0~3.6V）；硬件的定位计算，最后输出定位节点的定位坐标，
（7）数字化的RSSI/LQI支持和强大的DMA关闭定位引擎。
功能；标准参数中：A值为距离发射机（CC2430/
（8）具有电池监测和温度感测功能；CC2431）1m远的RSSI绝对值；N值为距离发射机
（9）集成了14位模数转换的ADC；每增加1m衰减的RSSI绝对值；RSSI为CC2430/
（10）集成AES安全协处理器；CC2431信号强度，单位为d