基于CSS技术无线测距系统的研究

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随着电子技术的发展,电子测量技术发展迅速,对电子测距系统的研究是最近的热点话题,它开始从国家军事、航天领域逐渐应用到日常生活当中,对测量范围,测量精度,测量灵活性和安全问题等的关注度也日益提高。本文就是在这个大背景下,基于测距领域在日常生活中相对远距离精度问题进行研究。  在本系统的硬件选型和配置方面,选用AVR单片机ATmega1280作为核心控制芯片,并设计了ATmega1280的外围硬件电路;通过nanoPAN5375射频模块及外围电路实现节点间的测距和通信,nanoPAN5375射频模块集成了所有必需的元器件,是一个完整的射频模块,其外围电路也因此变得简单;采用LM9033A LCD液晶显示器,将系统测得距离以及其他信息更直观的显示给用户;选用的RS232作扩展接口使其可以与PC机传输信息或者做一些更为复杂的处理和运算;设计采用充电锂离子电池供电,为射频模块、单片机和其他芯片供电,具有较好的灵活移动性。  本设计中软件部分是重点,nanoPAN5375驱动程序主要由四个模块组成,通过对函数的调用,可以完成对nanoPAN5375的操作。驱动程序提供了一个API,这个API采用的是分层结构,将欲实现的操作在较底层封装在函数里,而较高层的可以通过对这些函数赋特定的值来实现这些操作。在nanoPAN5375 API中,启动测距和接受测距值两个操作分别属于发起操作和接受操作。对于主站来说,其任务是每隔十秒发起一次测距,并且在一定的条件下发起警报,所以主站软件的设计是系统能否正常运转的关键。从站点软件需要解决的是配合主站点完成测距,并且在接收到消息后启动或关闭警报,从站点软件也是基于nanoPAN5375 API。  使用CSS技术,载波频率和数据时钟可以在瞬间同步,快速建立无线连接。而基于 CSS(Chirp Spread Spectrum)技术建立的双边双路对称测距算法 SDS-TWR(Symmetric Double Sided Two Way Ranging),能够有效抵抗多径传输和噪声的干扰,提高测距精度。基于 CSS的无线测距系统可以达到远距离、高精度测距的效果,精准的测距为无线定位提供了坚实的基础,在现实各个领域中都有着很高的应用价值。
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