無線傳感器網(wǎng)絡可視化的研究與設計

吳瓊?楊鵬?王鵬

摘要：—本文基于介紹無線傳感器網(wǎng)絡定位算法的性能評價標準，以現(xiàn)有無線定位系統(tǒng)原理為基礎，通過對各種算法的原理、優(yōu)缺點及適用范圍進行比較分析，提出一種適合的無線傳感器網(wǎng)絡定位方法，并給出總體設計方案。根據(jù)系統(tǒng)特點，將總體分為可視化移動節(jié)點和監(jiān)測控制終端兩部分：其中節(jié)點部分包括飛行器載體、處理器最小系統(tǒng)、各傳感器模塊單元和供電電源;監(jiān)控終端包括上位機與遙控器。

關(guān)鍵詞： 無線傳感器網(wǎng)絡;可視化;節(jié)點運動;模塊設計

可視化移動節(jié)點硬件結(jié)構(gòu)如圖1所示。由圖可知，節(jié)點分為兩大部分，第一部分是以STM32F407處理器為核心的控制單元，它的主要功能為控制四軸飛行器姿態(tài)與航行，超聲波測距，GPS定位以及接收遙控器的2.4G載波信號[1];第二部分是以STM32F405為核心的可視化單元，它的主要功能是驅(qū)動視覺傳感器與WiFi模塊，并通過WiFi將圖像傳輸?shù)缴衔粰C。其中的電源模塊負責為節(jié)點中兩個部分共同供電。

一、電源模塊的設計

本設計中所用電壓轉(zhuǎn)換模塊的電路原理圖如圖2所示。

本設計中用到多種電壓信號，如為四軸電調(diào)與電機供電的12V直流電，處理器所需的5V供電，姿態(tài)模塊中MPU6050等傳感器及芯片的3.3V供電[2]。所以系統(tǒng)中用到了各種直流電壓轉(zhuǎn)換與穩(wěn)壓電路，如12V轉(zhuǎn)5V，5V轉(zhuǎn)3.3V。設計中，主電源選用遙控飛行器專用電池，為飛行器的直流無刷電機和電路供電。其主要參數(shù)為最大供電電壓11.3V，毫安時為2200mAh，電壓轉(zhuǎn)換電路采用的穩(wěn)壓芯片分別為7805和AMS1117，得到的5V和3.3V電壓將用于電路中處理器與各模塊的供電當中[3]。

二、節(jié)點可視化單元的設計

可視化單元主要包含三部分：處理器STM32F405RGT6驅(qū)動電路，以MR09-REF2-457芯片為核心的WiFi電路和基于OV2640傳感器的視覺模塊[4]。STM32F405RGT6也是基于Cortex-M4內(nèi)核的高性能處理器，在F4系列中，芯片內(nèi)部集成了快速攝像頭接口DCMI（digital camera interface）與安全數(shù)字輸入輸出接口SDIO（Secure Digital Input and Output），這些接口工作時由STM32硬件完成，無需占用CPU的運算資源，可大大提高系統(tǒng)處理速度。應用時，將處理器的DCMI和SDIO接口分別與OV2640和MR09-REF2-457的硬件端口相連接，通過軟件配置使能STM32F405RGT6的相應接口功能即可。設計中選用的遙控器型號為WFT07，為2.4GHz擴頻、調(diào)頻系統(tǒng)具有很好的抗干擾性。它具有唯一識別的地址碼信息，使用前需用與遙控器配套的接收機對碼。

三、結(jié)論

本文主要介紹了基于可視化移動節(jié)點定位系統(tǒng)的硬件設計方案，總體分為兩部分：可視化移動節(jié)點硬件結(jié)構(gòu)設計和監(jiān)測控制終端硬件介紹。論文對第一部分的可視化移動節(jié)點設計過程與具體功能模塊進行了詳細描述，并根據(jù)節(jié)點特性分成運動單元與視覺單元分別展開。最后，對監(jiān)測控制終端所使用的PC與遙控器進行了簡要介紹。

參考文獻：

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[3]岳基隆， 張慶杰， 朱華勇. 微小型四旋翼無人機研究進展及關(guān)鍵技術(shù)淺析[J].電光與控制. 2010-10. 第17卷第10期： 46-52.

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[5]李鑫磊. 車載GPRS無線終端電池監(jiān)測系統(tǒng)[D]. 哈爾濱理工大學，2013，22-24.

作者簡介：

吳瓊，女，漢，黑龍江，講師，碩士學位，研究方向為控制理論與控制工程方向。