北斗衛星導航系統（BeiDou Navigation Satellite System，BDS）是中國正在實施的自主研發、獨立運行的全球衛星導航系統。北斗衛星導航系統致力于向全球用戶提供高質量的定位、導航和授時服務，包括向全球免費提供定位、測速和授時服務。目前，北斗衛星系統的建設正按計劃穩步推進，目前已成功發射了16顆北斗導航衛星，服務范圍覆蓋了亞太地區。

　　無線傳感器網絡（Wireless Sensor Network，WSN）是由大量的靜止或移動的傳感器以自組織和多跳的方式構成的無線網絡，以協作地感知、采集、處理和傳輸網絡覆蓋地理區域內被感知對象的信息，并最終把這些信息發送給網絡的所有者。在無線傳感網技術中，最為符合低功耗、低成本、高可靠性要求的當屬ZigBee技術。ZigBee技術是一種工作在全球、美國和歐洲3個頻段上的無線通信技術，基于無線通信協議。它具有低功耗、低成本、低復雜度、自動組網的特點，主要適合于短距離無線通信、組網、自動控制和遠程控制等領域，并可以嵌入至各種設備中。

　　這兩種熱門技術特點鮮明，如果將它們結合，即把定位導航技術與短距離組網技術結合，就可以實現更廣泛和更復雜的應用，滿足對于不同規模和要求的檢測、定位、導航等各項需求，方便數據傳輸，彌補現有技術產品的空白。

　　1 創新功能

　　1.1 精確定位

　　ZigBee節點廣泛應用于野外環境勘測、智能交通監控等領域，單純的ZigBee節點采集的數據是一維數據，孤立的數據不利于分析與決策。如果將采集地的位置信息也一起獲取，就可以把采集到的環境信息與位置信息相結合，在匯總、分析時繪制成一個二維的數據地圖，更將直觀地了解信息的分布狀況;而如果再加上精確的時間，就組成了三維的數據體，這樣的數據更加綜合、全面。

　　1.2 間接定位

　　衛星定位通常要求在有天空視野的室外，因而在室內就定位困難。利用ZigBee的間接定位，當周圍已經存在了包含定位設備的ZigBee網絡時，就可以接入ZigBee網絡實現間接定位。相當于在這個區域內任意可接入網絡的地點提供了實時間接定位的服務，任何設備都可以透過ZigBee網絡獲取自己當前的位置信息，這樣不僅降低了定位服務的成本，也擴大了定位的應用范圍。

　　1.3 網絡授時

　　ZigBee網絡雖然具備低成本、低功耗、高可靠性的優勢，但是考慮到網絡延時和較低的數據傳輸速率，因此在系統實時性方面不盡如人意。當ZigBee網絡面對的是某種對實時性要求較高的應用時，勢必會因為較大的時延，影響數據的精確性。如果采用從北斗衛星導航系統獲取的精確時間，然后對全網所有節點校時，那么節點的同步性就得到了提高，從而提高系統的響應速度。

　　1.4 數據通信

　　北斗衛星導航系統雖然可以提供精確的時間和位置信息，但是卻沒有信息的傳遞能力，ZigBee網絡就為這種信息組織提供了一種簡便的方式。通過把北斗定位的數據架設于ZigBee網絡之中，就可以讓位置信息傳遞起來。

　　2 北斗+ZigBee終端的系統設計

　　2.1 結構體系

　　北斗導航系統與ZigBee網絡結構體系如圖1所示，主要由ZigBee網絡節點和北斗導航節點組成。傳感網子網內一般由一個主節點和多個節點組成。主節點主要負責ZigBee網絡的組網和網內設備的管理，同時與北斗定位導航模塊通信。

　　2.2 硬件設計

　　在ZigBee節點的設計上，選用Freescale公司針對ZigBee技術推出的MC13213芯片。該芯片是完整的單芯片解決方案，其內部集成了HCS 08 MCU和遵循IEEE802.15.4標準的第二代無線射頻收發器，也稱為Modem。MC13213能夠以非常低的總材料成本建立強大的網絡節點。其特點是速度快，片內資源豐富。其硬件框圖如圖2所示。

　　北斗定位導航模塊以芯星通公司的UM220芯片為核心設計。UM220是針對車輛監控、氣象探測和電信電力授時等應用而推出的北斗/GPS雙系統模塊。單芯片支持北斗BD2/GPS功能，無需外接CPU即可直接輸出NMEA數據，支持UART、SPI、1PPS、I2C等多種接口。引腳連接如圖3所示，本設計通過TXD3、RXD3分別與MC13213的PTE1（TXD1）、PTE0（RXD1）相連，實現數據通信。