基于無線局域網的礦下定位卡設計與實現

2．3 中斷程序設計
中斷服務程序是定位卡軟件的核心部分，它控制著定位卡的無線信號強度信息的收集、發送和電池能量的低電壓檢測功能，其流程圖如圖4所示。

2．4 數據發送模塊設計
數據發送模塊是定位卡軟件的核心部分，它直接影響定位卡的性能和數據無線傳輸的準確性。發射模塊定時初始化的前提下，該模塊根據電池狀態和自身的標識號組織要發送的數據和校驗碼。如圖5所示。

3 非功能性需求設計
3．1 抗干擾設計
在煤礦井下密閉巷道中，定位卡受到干擾主要有對卡片本身的干擾和對卡片發送數據的干擾。其中，對卡片本身的干擾源主要來自于井下大功率的高壓變頻設備，這種設備產生強電磁場，使定位卡程序混亂，出現“死機”問題。阻止這種干擾要從PCB設計考慮，芯片布局時使微處理器和發射模塊的數字引腳盡量靠近，并且用地線包圍來增加屏蔽效果。另一方面，降低功耗性能的指標，采用外部晶振和外部獨立的看門狗。
目前，最可能引入干擾的部分是數據在空間無線傳輸。數據在空間無線傳輸時，遇到強躁聲干擾，使有用信號衰減到無線AP接收靈敏度以下，出現漏卡。如果有用信號在強噪聲的干擾下，出現信號異常，這種異常信號恰好能被讀卡器接收，就出現多卡，強噪聲有兩種：一種是煤礦井下的高頻設備產生的電磁場。另一種是上班高峰時，多張卡片云集，形成多徑干擾，考慮到卡片差異性，弱信號在強信號的反射、折射等信號的干擾下失真。針對這兩種問題從以下方面設計：
(1)選擇質量好的電感L1，L2和L3，促進匹配網絡與天線的和諧，盡量使發射的有用信號全部加載在天線上，增強空中有效信號的強度，提高信噪比，減少卡片在有效信號強度方面的差異。
(2)在通訊協議方面，由于異或校驗不滿足實際環境要求，在空間無線數據傳輸方面采用CRC校驗方式。
3．2 微低功耗的設計
微低功耗是定位卡的重要指標，它關系到定位卡使用壽命的長短。對該指標的設計從以下3方面進行：
(1)硬件方面，采用工作和待機時功耗消耗均比較低的模塊。
(2)軟件方面，采用間隔發送模式，間隔時間為1 s，設計使卡片工作時間遠小于掉電省電時間，實現發送時間盡量短，盡快進入掉電模式。
(3)在欠壓指示方面，盡量減少電壓比較器的利用率，設計長的檢測周期，本設計周期采用7．28 h。

4 結束語
定位卡是礦下定位系統的重要組成部分，為了得到高效、準確的定位信息，定位卡的軟硬件設計必須考慮多方面的因素。針對基于無線局域網的礦下定位系統中定位卡設計的各個方面進行了較為深入的探討，并通過在實際的礦井定位系統應用中出現的問題，提出了若干解決非功能性需求的設計方法。