无线局域定位系统的分析与设计
2004年10月A版
摘 要： 本文介绍的无线局域定位系统实质上是一个典型射频识别系统(RFID)在个人定位上的应用。文章对该系统设计要点进行了理论分析,并介绍了相应的解决方案。
关键词： RFID;个人定位;自动识别
引言
本文阐述的个人位置跟踪系统是射频识别系统(RFID)在个人定位上的应用,即利用无线链路的方式实现个人的位置定位的系统。系统的频率为433MHz,通信距离为200米。系统分为手持台、基站和信息处理的数据库。基本原理是通过定时发射基站发射同步时钟信号,手持台接收到该信号后,按照一定的次序同接收基站进行数据交换。交换完数据信息后,基站即时更新数据库,并由管理PC机显示,需要时可以报警。
空中链路安排
通常在进行无线接收系统设计之前,必须进行链路预算分析的演示。通过演示,可以预知在特定的输出误码率(BER)和信噪比(SNR)下,为达到设计要求,接收机所需要的噪声系数(NF)、增益、和发射机的输出功率等。由射频理论可知,信号的自由空间损耗：
L(dBm)=20log(4R/)=20log(4Rf/c)
式中：R为通信距离;f为信号频率;c为光速。
当f以MHz为单位,R以km为单位时,可以得到：
L(dBm)=32.45+20logf(MHz) +20logR(km)
若以433MHz作为空中链路频率,则L(dBm)=85.2+20logR(km)。
相应的数值列表如表1。
由于通信距离设定为200米,故空中动态为1米至200米,即动态范围为71.2-25.2＝46dB 。考虑到身体的不同方向衰减30dB,则动态范围达46+30＝76dB。 当然,实际信号在传播过程中往往不止自由空间损耗,还有其它的损耗,这将使空中链路更加恶化。一般通过增加发送的功率,减低接收NF,增加接收增益和提高发射与接收天线增益可以使这些损耗得到补偿。
手持台的电路由两部分组成：第一部分是单片机,其主要的功能是用于控制射频RF模块和保存与手持台ID相关的信息。射频模块则负责接收和发射基站MCU送来的信号。由于手持台采用电池供电,所以功耗、接收灵敏度以及低工作电压是其重要的指标。
图1 手持台的软件流程图
图2 复时发射基站电路框图
手持台重要的参数有：
手持台的电路可以由CHIPCON公司的单片射频收发芯片CC1000,和TI公司的MSP430F1121微处理器组成。CC1000是一款低功耗、低工作电压、单片UHF无线收发芯片。该芯片主要为工业生产、科技和医药应用方面实现
