ZigBee技術(shù)在槍支定位系統(tǒng)中的應用
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(1)實現(xiàn)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的協(xié)議棧與三級網(wǎng)的協(xié)議棧之間的通信協(xié)議轉(zhuǎn)換；
(2)發(fā)布監(jiān)控中心的監(jiān)控任務，并將收集到的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)到三級網(wǎng)上，最后傳至值班室的監(jiān)控中心。
該系統(tǒng)以部隊現(xiàn)有的三級網(wǎng)為主要信息傳輸載體，每個增強型節(jié)點負責采集槍支上安裝的無線傳感器節(jié)點的位置信息，利用射頻模塊按照一定的通信協(xié)議在ZigBee無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中傳輸，并通過設(shè)置的匯聚節(jié)點實現(xiàn)ZigBee無線傳感器網(wǎng)絡(luò)與三級網(wǎng)之間的互聯(lián)。三級網(wǎng)將無線傳感器網(wǎng)絡(luò)采集到的位置信息發(fā)送到值班室的監(jiān)控中心，監(jiān)控中心根據(jù)無線傳感器收集到的位置信息對槍支實現(xiàn)實時監(jiān)控。當發(fā)現(xiàn)槍支將要脫離預定監(jiān)控區(qū)域時，由監(jiān)控中心立即發(fā)出報警信號，以便快速、及時、準確地對突發(fā)狀況做出反應。
2．2 普通節(jié)點的設(shè)計
圖2中的普通節(jié)點即為傳感器節(jié)點。其功能為采集數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)以多跳中繼的方式傳送給匯聚節(jié)點。傳感器節(jié)點由傳感器模塊、處理器模塊、無線通信模塊和能量供應模塊4部分組成，如圖3所示。其中，處理器模塊負責對整個節(jié)點進行控制和管理；傳感器模塊負責對預定監(jiān)控區(qū)域信息進行采集，并做一定的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換；無線通信模塊負責節(jié)點之間按一定的通信協(xié)議相互通信；能量供應模塊為節(jié)點供電，提供各部分運行需要的電量。在該系統(tǒng)中，每個槍支上都固定一個節(jié)點(即圖2是的普通節(jié)點)，該節(jié)點內(nèi)置槍支的信息。由于節(jié)能是無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的核心設(shè)計要求之一，所以在設(shè)計本系統(tǒng)時，要求傳感器節(jié)點的發(fā)射功率要很小，且為了增加電池使用壽命，同時保證發(fā)射出的信號能被順利接收，通過調(diào)度節(jié)點的休眠或喚醒狀態(tài)使相關(guān)性較強的節(jié)點交替工作而不是一直處在收發(fā)信號的狀態(tài)，每隔一段時間(40 s左右)連續(xù)發(fā)射1組(15次左右)槍支信息。本文引用地址：http://www.ex-cimer.com/article/162924.htm
在該系統(tǒng)的傳感器節(jié)點中，無線通信模塊采用具有定位引擎的CC2431芯片，具有2．4 GHz直接序列擴頻(DSSS)射頻收發(fā)器核心和高效的8051控制器。其中，MCU包括存儲器及其外圍，其他模塊提供電源管理、時鐘分配和測試等重要功能。CC2431的設(shè)計結(jié)合了8 KB的RAM及強大的外圍模塊，并且有3種不同的版本。它們根據(jù)不同的閃存空間32 KB，64 KB和128 KB來優(yōu)化復雜度與成本。CC2431的尺寸只有7mm×7mm的48腳封裝，采用具有內(nèi)嵌閃存的0．18μm CMOS標準技術(shù)。針對協(xié)議棧、網(wǎng)絡(luò)和應用軟件執(zhí)行時對MCU處理能力的要求，CC2431包含一個增強型工業(yè)標準的8位8051微控制器內(nèi)核，運行時鐘為32MHz。CC2431還包含一個DMA控制器，可以減少8051微控制器內(nèi)核對數(shù)據(jù)的傳送操作，因此提高了芯片整體的性能。
2．3 匯聚節(jié)點的設(shè)計
匯聚節(jié)點實現(xiàn)兩個通信網(wǎng)絡(luò)之間數(shù)據(jù)的交換，實現(xiàn)2種協(xié)議棧之間的通信協(xié)議轉(zhuǎn)換，它發(fā)布管理節(jié)點的監(jiān)測任務，并把收集到的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)到外部網(wǎng)絡(luò)上。它既可以是一個增強功能的傳感器節(jié)點，也可以是沒有監(jiān)測功能僅帶無線通信接口的特殊網(wǎng)關(guān)設(shè)備。匯聚節(jié)點包括存儲器模塊、處理器模塊、網(wǎng)絡(luò)通信模塊、節(jié)點通信模塊以及能量供應模塊，其結(jié)構(gòu)如圖4所示。該系統(tǒng)中，匯聚節(jié)點負責與監(jiān)控中心的通信，實現(xiàn)
與監(jiān)控中心的信息傳輸，同時兼容RS 232／RS 485接口，當節(jié)點與服務器終端出現(xiàn)意外通信故障時，直接將節(jié)點收集到的數(shù)據(jù)通過RS 232／RS 485接口傳輸?shù)接嬎銠C上，并加以分析。
3 結(jié)語
在此，介紹了基于ZigBee技術(shù)的槍支定位系統(tǒng)，通過在監(jiān)區(qū)、營區(qū)等預定監(jiān)控區(qū)域內(nèi)建立一個無線傳感器網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)傳感器節(jié)點與匯聚節(jié)點之間的通信。傳感器節(jié)點采集數(shù)據(jù)，并通過ZigBee無線傳感器網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)發(fā)送到匯聚節(jié)點，匯聚節(jié)點通過RS 232接口將數(shù)據(jù)傳輸?shù)奖O(jiān)控中心。在監(jiān)區(qū)、營區(qū)等區(qū)域內(nèi)對節(jié)點的通信距離、傳輸時延、數(shù)據(jù)安全性等進行了測試。經(jīng)測試，該系統(tǒng)傳感器節(jié)點的通信距離大約為35m，數(shù)據(jù)安全性亦較高，且具有較高的靈活性和可擴展性。
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