如何選擇無線定位開發平臺
                                                  作者：無線龍 2007－10－22
一、無線定位技術正在走向我們的生活
        前些日子，在美國的很多大型電器商店，都擺放著一種大型廣告牌，廣告的主角是著名NBA籃球明星姚明，姚明背靠著一輛時髦的轎車，手拿一部較新的GPS 衛星定位系統，廣告詞是：“我再也不會迷路了！”
       的確，以GPS為代表的新一代無線定位技術，正在以空前的速度向我們走來，目前的GPS衛星導航芯片，體積越來越小，接收靈敏度越來越高，啟動時間也越來越快，難怪如今的駕車簇，很多人都有了自己的各種GPS系統，也向姚明一樣，再也不會迷路了。
       正像GPS衛星無線定位技術快速普及一樣，另一種全新的，以無線單片機為核心的新興無線定位技術，也開始嶄露頭角，這項新技術的主角就是TI公司的CC2431芯片和ZigBee技術聯手打造的新型無線定位技術。
       采用該項新技術實現無線定位，具有更低的成本（每個定位節點低于2美元），精度更高（2.5米）定位精度，能夠在室內，倉庫等環境下可靠工作等無可比擬的優點，在嵌入式無線領域中，引起了廣泛重視。
       以CC2431為核心的無線定位技術，將為我們的生活，帶來一些全新的變化：
       你去商場，想要為另一半尋找較合適的生日禮物，該從那里著手？其實很簡單，只要拿出行動電話或PDA搜尋禮品區，行動裝置就會顯示賣場地圖，并且告訴消費者往那個方向走，當消費者穿過賣場時，還會顯示可能感到興趣的東西……
    繁忙的礦井深處，一聲巨響，礦井里漆黑一片，可是遍布井下的低功耗無線網絡，卻能準確的找到每一個被困井下的礦工的精確位置，因為，每個礦工，都有一顆特制的鈕扣，里面有一個CC2431的無線定位芯片……有了這些實時準確的信息，救援工作有條不紊地進行……
    繁忙的急救中心，正在搶救一位重病患，時間就是生命，需要一種特殊的醫療儀器，但是手術室一時沒有發現，護士在電腦中，輸入該儀器的名字，幾秒鐘時間，電腦屏幕上，就準確顯示出該儀器的位置，這是因為，每臺儀器上，都有一個CC2431定位芯片，在需要時，你可以準確發現該儀器在醫院中的精確位置。

二、ZigBee無線定位技術原理
德州儀器(TI)ZigBee無線射頻元件CC2431所含的定位引擎(Location Engine)就像是室內全球衛星定位系統(GPS)，利用ZigBee網絡的無線射頻基礎設施計算物品或人員的位置。相較于GPS系統，把定位引擎和微控制器(MCU)全部整合至單晶片射頻收發器，不僅耗電量遠少于GPS硬體，成本更不到其十分之一，且無論在室內或室外，只要有ZigBee網絡的地方就能使用。常見應用包括從屋內不同房間移動時，遙控開燈或關燈；裝運碼頭的貨柜追蹤，以及從網站追蹤特定設備。定位引擎還能簡化無線網絡設定，能在新設備加入網路時找出其所在位置。  
    多數無線傳感器網絡都需一套方法判斷網絡節點的位置，所以使用者必須在安裝時決定應該互相交換的資料，以及應與中央資料搜集點互傳資料的節點。市場上許多解決方案透過軟體計算網絡節點位置，這類系統的節點讀取位置計算所需的參數，然后把資訊送到中央資料搜集點，算出位置后再傳回給節點，這個過程的運算量很龐大，須用到個人電腦或高效能微控制器。  
這種計算位置的方式僅對小型網絡和少數節點有用，因為執行計算所需的網絡流量會隨著節點數目的指數增加。高流量負載和頻寬不足讓這套方法只能用于電池供電的網絡，可利用分布式定位計算解決這個問題，可先讓網絡節點找出多個已知位置且距離較近的參考節點，然后根據參考節點傳來的資訊計算本身的位置，因此，網絡流量將只出現在待測節點(Blind Node)連接范圍內的節點。另外，由于網絡流量只會隨待測節點的數目等比例增加，所以同一個網絡可有很多個待測節點。本文介紹的結果是以ZigBee網絡測量值為基礎，但也適用于較簡單的IEEE 802.15.4網路。
定位引擎會根據無線網絡里，相鄰無線裝置傳來的接收訊號強度指標(RSSI)計算自己的位置。隨著環境不同，兩臺無線裝置之間的RSSI訊號會有很大差異，舉例來說，若有人在兩臺無線裝置的中間走過，接收訊號就可能減少30dBm，為彌補這么大的差異，定位引擎較多會根據十六臺無線裝置傳來的RSSI值進行計算，以便得到精確的位置，這種做法的邏輯是利用多個節點求取平均值，即可將RSSI的變異量消除。
     在無線射頻網絡里，已知位置的定位引擎無線裝置稱為參考節點(Reference Nodes)，須要計算其位置的節點稱為待測節點。參考節點與待測節點之間唯一須要傳送的資訊就是參考節點的X和Y座標。定位引擎會根據參考節點傳來的訊息測量RSSI值，配合所收到的X和Y座標計算其位置。  
     有些定位引擎應用須安裝多個參考節點，做為基礎設施架構的一部分。 ZigBee技術提供家庭、辦公室和工業應用無線遙控能力，可廣泛用于家庭和工業自動化應用，且會有更多ZigBee裝置安裝到建筑物的基礎設施，使ZigBee技術更普及化。
     典型的辦公室環境可能會利用ZigBee應用裝置控制每間辦公室和會客室的空調設備及含有溫度感測器的交流電源管線，每個房間還可能有ZigBee控制的電燈開關及設施，這些不同的設備很容易就能當做定位引擎的參考節點使用，一般而言，ZigBee無線裝置只需不到1KB的程式，就能擔任ZigBee協定堆疊之上的參考節點。定位引擎能搜集三至十六個參考節點的資料，再利用這些資料計算位置，其若收到超過十六個節點的資料，會根據這些參考節點的位置排序，然后使用前面十六個節點的RSSI值。

三、選擇合適的無線定位開發工具
     為了快速入門和掌握這套先進的無線定位技術，你需要有一套自己的無線定位開發系統，這套系統應該滿足下面的條件：
      1)需要比較詳細的教材，能夠讓你學習相關入門的無線和無線定位技術基礎知識,目前很少有芯片制造公司愿意投資去開發這方面的詳細教材和教程。
        2)一套可以實際動手的實驗裝置，和上面的教材相結合，指導讀者一步一步通過實驗來驗證教材上的原理，獲得實際動手開發無線定位產品的經驗。
         3)相關的軟件源代碼實例，包括如何使用ZigBee通訊協議，數據效驗，無線通訊算法，網絡組織，相關無線定位的實現等等，讓使用者可以模仿這些代碼來開始學習過程。
        4)實驗裝置要有比較直觀的顯示單元和執行部件，傳感器等。讓學習者能以直觀的方式，很容易的觀察無線通訊和無線網絡和無線定位的實際運行效果,克服沒有高頻實驗設備對學習帶來的困難。
       5)需要必須的開發，編譯，下載，調試工具。配合進行實驗代碼的下載運行和實際進行無線產品開發。
        6)需要平民化的價格,任何感興趣的工程師和單位能買得起。
        目前你可以選擇購買原廠提供的CC2431開發系統（國內也有廠家在號稱推出了這樣的“原廠設計”的系統），這套原廠設計的開發系統并不是針對國內用戶的需要，不但價格高昂（$2000美元），而且關鍵的顯示部分是字符LCD，不能顯示漢字，更為缺陷的是，沒有配套的教程和詳細中文教材支持，使國內客戶在進行復雜CC2431無線定位技術開發上，更加困難。
        成都無線龍通訊公司較近上市的全新CC2431開發平臺，基本上滿足了上述六個方面的要求，解決了“原廠設計”的弊端，是一套容易使用，學習方便，價格低廉，完全為國內本土化設計的無線定位開發系統，令人耳目一新。
成都無線龍通訊科技公司，是國內較早投入短距離無線通訊和無線單片機技術開發的先鋒。多年來，在國內推出了多個個包括CC2430/CC2431ZigBee開發系統在內的短距離無線開發系統和教學平臺，目前國內外有大量客戶群，并批量裝備了清華大學，浙江大學，成都電子科技大學等重點大學相關實驗室。
無線龍ZigBee2006－CC2431開發平臺具有下列“原廠設計”無法具備的顯著優點：
        1)直觀性和容易使用
         CC2431無線定位開發系統，包括了直觀的OLED圖形顯示單元，既經濟，又現代、美觀，而且可以顯示多行漢字和圖形，無須昂貴的儀器，你就可以直觀的“看”到和“摸”到無線定位的實際效果，包括參考節點定位坐標，各種無線定位配置數據等，無線龍提供的ZigBee無線定位剖面和各種無線定位實驗，將大大提高你的興趣和幫助你破解無線定位神秘的想法；實際體驗無線定位，增加學習信心。
        2)配備無線龍高級實時在線仿真器
         每套系統均配備高級功能的JATG在線仿真器，讓學生可以非常直觀的來觀察C51語言的程序流向，這對于了解和學習向802.15.4/ZigBee無線定位這樣的系統，非常重要，學生可以透明的觀察，每個程序的執行情況，特別是在對無線通訊協議，糾錯，效驗，打包，這些無線通訊的關鍵環境