跟着国家经济发展，对矿山及煤矿资源的依赖性也日益增大，因此而导致的矿山灾祸也日益增多。在抢救罹难人员时，便利，方便，定位准确的搜救体系就显得尤为重要，本文正是依据这一思维，运用无线射频芯片自组网的特性，经过佩带在罹难者身上不断传回的数据值，然后确认罹难者的所在方位，并敏捷的进行解救。
1 无线搜救器原理
无线搜救器体系的首要作业原理是在802.15.14/Zigbee 网络中被称为终端的射频卡（佩带在罹难人员身上）以一个固定的时刻频率往和谐器（手持搜救器）发送数据帧，在该数据帧中包含一个接纳信号强度值（RSSI），信号强度的衰减和距离成指数衰减的联系，两者之间的联系为：
其间d 表明距离，n 为信号传播常量，A 为每米信号接纳强度，依据试验数据剖析，n 值得最佳规模为3.25-4.5，A 值得最佳规模为45-49.对（1）式进行等价改换，可得：
然后依据d 的改变便能够动态的得知搜救器与终端之间的距离以及方位的改变。
2 体系总体规划
整个无线搜救器包含两部分，一个是射频卡终端，往常作业时做为人员考勤卡运用，灾祸产生时，具有定位罹难者方位的功用，首要芯片是CC2430.无线搜救器由三星公司的ARMS3C2440 和CC2430 构成，首要功用为搜集射频卡终端发来的数据并进行定位处理。
2.1 无线射频终端
射频卡终端选用TI 公司的CC2430 做为无线射频芯片，该芯片是Chipcon 公司出产的首款契合802.15.14/Zigbee 技能的射频体系单芯片。适用于各种ZigBee 或相似ZigBee 的无线网络节点，包含调谐器、路由器和终端设备。其具有十分明显的低本钱、低耗电、网络节点多、传输距离远等优势，具有以下首要特色：集成契合IEEE802.15.4 规范的RF 无线电收发机；优秀的无线接纳灵敏度和强壮的抗搅扰性；硬件支撑CSMA/CA 功用；数字化的RSSI/LQI 支撑。
CC2430 的硬件运用电路如下图所示，由于考虑到无线射频终端每个职工都需佩带一个，从节省本钱视点动身，采纳了一种简略典型的规划办法，电路运用一个非平衡天线，衔接非平衡变压器可使天线功用更好。
图1 CC2430 电路运用图
电路中的非平衡变压器由电容 C341 和电感 L341、L321、L331 以及一个 PCB 微波传输线组成，整个结构满意RF 输入/输出匹配电阻（50Ω）的要求。内部T/R 交流电路完结LNA 和PA 之间的交流。R221 和R261 为偏置电阻，电阻R221 首要用来为32 MHz的晶振供给一个适宜的作业电流。用1 个 32 MHz 的石英谐振器（XTAL1）和2 个电容（C191 和C211）构成一个32MHz 的晶振电路。用1 个32.768 kHz 的石英谐振器（XTAL2）和2 个电容（C441 和C431）构成一个32.768 kHz 的晶振电路。电压调节器为一切要求1.8V 电压的引脚和内部电源供电，C241 和 C421电容是去耦合%&&&&&%，用来电源滤波，以进步芯片作业的稳定性。
2.2 无线搜救器
无线搜救器由操控模块、接纳模块、电源模块、显现模块以及存储模块组成。操控模块首要有三星公司的S3C2440 构成，首要担任接纳由射频接纳模块发送过来的数据并对其进行处理，供给实时时钟及看门狗的功用。经过指示灯和蜂鸣器对搜救作业的状况进行指示。接纳模块由CC2430 构成，首要担任接纳无线射频终端的数据，802.15.14/Zigbee 协议处理以及履行BI 和SI 的动态调度算法。存储模块存储各种与运用相关的数据，首要经过外部的RAM 和ROM扩展来完成。电源模块为尽量削减体系的功耗满意电池供电的要求，在硬件规划中采用了低功耗的器材，如射频芯片，RS-232 芯片，存储芯片等都能在3.3V下正常作业。LCD 显现模块实时的将罹难者总数，罹难者与搜救器之间的距离，罹难者的个人信息如ID 编号等显现在LCD 显现屏上。硬件衔接框图如下所示：
图2 搜救器硬件框图
2.3 体系软件完成
无线搜救器体系分为无线搜救器和人员终端射频卡两部分，终端无线搜救器做为网络中的和谐器，担任树立一个信标使能的网络，并答应有参加恳求的终端射频卡参加到网络中来，当参加成功后，便可进行数据的传送，软件流程图如图3 所示。终端射频卡在无灾祸产生时作为考情卡运用，当灾祸产生时则作为定位卡运用，流程如图4。
图3 和谐器流程图
图4 终端流程图
2.4 BI 和SI 的动态设定调度算法
无线搜救器在查找罹难者的时分需求搜集很多的RSSI 值来进行定位，这就意味着网络的通讯十分繁忙。
一般的网络关于信标距离（BI）和超帧活动区间（SD）都是设定为定值的，可是在通讯繁忙的时分和谐器或路由器就有或许由于其传输的数据量大，而其超帧活动区间又比较小，有或许引发数据包丢掉等状况，然后成为网络数据传输的瓶颈。本体系从实践试验动身，采纳了一种动态设定BI 和SI 的办法，流程如图5 所示。
图5 算法流程图
3 试验成果剖析
在Zigbee 网络的几种拓扑结构中，簇-树状拓扑具有建网敏捷，节点参加网络成功率高以级路由途径多等特色，而且具有网络自愈功用，且因路由器具有数据转发才能，可完成更大数据量的传输，所以在试验中，咱们将射频卡的类型悉数设置为路由器，拓扑结构为簇-树状拓扑。经过Packet Sniffer CC2430IEEE802.15.14 软件盯梢的数据帧中每帧字节数核算出在每个超帧活动区间内终端传输的数据量，下面是BO 和SO 为定值与动态设定BO 和SO 值两种状况下的数据传输量的比照：
表1 传输数据比照表
由表1 可知，在动态设定BO 和SO 值时，可明显增大传输数量，然后大大添加定位时的精度和搜救器的灵敏度。
在采纳动态设定BO，SO 值办法时，对无线搜救体系的精度和灵敏度进行试验可得：当无线搜救器距离终端射频卡45 米左右便可查找到终端卡的信号，此刻定位差错在3 米以内，跟着两者之间距离的挨近，定位差错相应削减，在20 米左右定位差错可操控在1米以内，考虑到这是在试验状况下得出的定论，在实践运用中因各种环境的搅扰，灵敏度与定位精度都会有所下降，可是一般矿山中的甬道的长度大部分都是在10 多米左右，定位差错在0.7 米左右。归纳以上试验数据，该无线搜救器体系是能够满意实践工程傍边的运用的。
4 结语
经过收集各个射频终端卡的RSSI 值，完成了定位和搜救功用，并运用动态设置BO，SO 的办法，立异性的运用到无线搜救范畴，最优化了信标距离，处理了数据传输瓶颈的问题，然后直接的进步了定位的精度和灵敏度。在此规划基础上，定位的精度和节点穿透才能还需求做进一步的完善和研讨。
