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无线传感器网络在车位控制中的应用

2008年12月18日 ?? 收藏0

  1 引言

??????? 无线传感器网络是一种全新的信息获取和处理技术,在现实生活中得到了越来越广泛的应用。随着通信技术、嵌入式技术、传感器技术的发展,传感器正逐渐向智能化、微型化、无线网络化发展[1]。目前,国内外主要研究无线传感器网络节点的低功耗硬件平台设计拓扑控制和网络协议、定位技术等。这个设计以检测超声波强度的传感器为例,实现了一个无线传感器网络,根据传感器所检测的超声波强弱来决定开启或关闭车位指示灯,从而判断是否有车辆进入检测区域。这种传感器网络综合了嵌入式技术、传感器技术、短程无线通信技术,有着广泛的应用。该系统不需要对现场结构进行改动,不需要原先任何固定网络的支持,能够快速布置,方便调整,并且具有很好的可维护性和拓展性。

  2 IEEE 802.15.4标准

??????? IEEE 802.15.4标准[2]适用于低速率、低功耗、低复杂度和短距离数据传输的无线个域网(WPAN)。在网络内的无线传输过程中,采用带冲突避免的载波侦听多路访问机制(CSMA/CA),支持超帧结构和时槽保障机制(GTS)。网络拓扑结构可以是星型网或点对点的对等网。该标准定义了3种数据传输频率,分别为868MHz、915MHz、2.4GHz。前两种传输频率采取BPSK的调制方式,后一种采取0-0PSK的调制方式。各种频率分别支持20 kbit/s,40kbit/s和 250 kbit/s的无线数据传输速率,传输距离在0m~70m之间。本文中采用的是频率为2.4GHz的无线发射模块。

  3 无线传感器网络的实现

  3.1 网络平台组建

??????? 无线传感器网络平台由超声波传感器模块、微处理器模块、无线发射模块三个部分组成[3],如图1所示。微处理器模块和无线发射模块集成在一块板子上,而超声波传感器模块通过接口与微处理器相连,这样可以通过更换不同的传感器模块来应用于各种场合。

  3.1.1 超声波传感器模块

??????? 由于超声波指向性强,在介质中传播的距离较远,因而超声波经常用于距离的测量,如测距仪和物位测量仪等都可以通过超声波来实现[4]。利用超声波检测往往比较迅速、方便、计算简单、易于做到实时控制,并且在测量精度方面能达到工业实用的要求。为了使汽车能自动避障行走,就必须装备测距系统,以使其及时获取距障碍物的距离信息(距离和方向)。本文所介绍的三方向(前、左、右)超声波测距系统,就是为后台工作人员了解其前方、左侧和右侧的环境而提供一个运动距离信息[5]。

无线传感器网络节点结构

图1 无线传感器网络节点结构

?无线传感器网络节点通信拓扑结构

图2 无线传感器网络节点通信拓扑结构

???????? SL-SRF-25超声波传感器,接上电源,可以单独作为超声波测距使用,由3位LED数码管显示障碍物距离,3位LED数码管采用积木式插装方式,便于调试检查及使用在不同场合。测量范围10cm-250cm,测距小于100cm时,误差是1~2cm.,大于100cm时,误差是4~5cm。SL- SRF-25超声波传感器,还可以指定从单片机I/O端口上输出分段距离检测信号。

  3.1.2 微处理器模块

??????? 处理器模块选择美国加州伯克利大学的 Mica2 模型节点。节点板上提供如下功能:433MHz 中心频率的无线通信接口,通过编程可以定制多种功能:能够提供-20db~10db 多种通信功率;能够在曼彻斯特编码方式下提供从 0.3kbps~ 38.4kbps 多种传输速率;能够在 433M 附近设置多种通信频率,频率间隔为 76k。它高速和大容量RAM的特性,为处理数据包提供了便利。

  3.1.3 无线发射模块

??????? 无线发射模块采用桑锐电子科技公司的SRWF-501型微功率无线模块射频收发器。该芯片只需极少外部元器件,性能稳定且功耗极低。该收发器提供 3 个串口 3 种接口方式,COM1 为 TTL 电平 UART 接口,COM2 为标准的 RS-232 接口标准的 RS-485 接口;晶体稳频,内置数字锁相环,频点根据用户需要在 300—1000MHz 范围内可以灵活设置;自动过滤噪声,简化了用户接口的编程,做到与有线一样方 便;“收”“发” 自动切换,无需专用的收发控制线,不发数据时为常态 “收”状态;发数据时自动转换为“发”状态,“发”完后自动回到“收”;微发射功率 : 最大发射功率 10mW。SRWF-501的选择性和敏感性指数超过了IEEE802.15.4标准的要求,可确保短距离通信的有效性和可靠性。


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无线传感器? 车位控制? IEEE 802.15.4?

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