基于zigbee的工程車輛實車性能檢測系統

錢永產　趙海山

（裝甲兵技術學院吉林長春130117）

基于zigbee的工程車輛實車性能檢測系統

錢永產趙海山

（裝甲兵技術學院吉林長春130117）

本文研究設計了一種基于zigbee技術的無線傳感器網絡，實現對工程車輛實車現場檢測，兼具信息采集、處理、傳輸和評估等功能于一體，操作便捷、運行穩定、檢測速度快、數據準確率高、精度可靠。可解決工程車輛實車性能檢測技術方法落后的問題，為工程車輛安全運行、檢測維護提供準確數據基礎和科學依據。

工程車輛ZigBee檢測系統

無線傳感器網絡（Wireless Sensor Networks，簡稱WSN）是當前國際上備受關注、涉及多個學科、知識高度集中的前沿熱點和研究領域。它綜合了傳感器、微處理器、網絡通信和分布式信息處理等技術，能夠通過各類集成化的微型傳感器協同完成對各種環境信息的實時監測、感知、采集和處理，并以自組織多跳的無線通信方式將數據信息傳送到用戶終端，從而實現了科學世界與人類生活的完美貫通。

一、zigbee技術

ZigBee技術是一種具有統一標準的短距離無線通信技術，在組網性能上，ZigBee可以構造成星形網絡或者點對點對等網絡，在每一個ZigBee組成的無線網絡中，連接地址碼分為16位短地址或者64位長地址，可容納的最大設備個數分別為216個和264個，具有較大的網絡容量。

ZigBee采用載波偵聽多路訪問/沖突避免（CSMA/CA）方式，有效避免了無線電載波之間的沖突。此外，為保證傳輸數據的可靠性，建立了完整的應答通信協議。

為保證ZigBee設備之間通信數據的安全保密性，ZigBee技術采用了三級安全性措施，對所傳輸的數據信息進行加密處理。

相對其它無線通信技術，ZigBee技術具有低功耗、低成本、傳輸速率低、短距離、短時延、高容量、高安全、免執照頻段等特點，最適合于無線傳感器網絡的應用。

二、工程車輛實車性能檢測系統總體方案

本論文是基于ZigBee技術的無線傳感器網絡環境檢測系統，故根據ZigBee技術的標準和特點設計了由多傳感器節點，協調器節點和顯控終端組成的該系統。其中，傳感器節點通過無線技術與協調器進行信息的交換；協調器則通過串口進行相連通信。

系統中傳感器節點主要負責的是工程車輛關鍵技術性能數據信息的采集與發送，協調器節點主要負責的是網絡的建立、終端節點管理、數據處理和對顯控終端的數據通信。可以根據車型的不同和所需檢測的內容，來增加或減少傳感器節點，而只需做小許改動即可。

三、基于ZigBee的無線傳感器網絡的硬件設計

工程車輛實車性能檢測系統由工業移動智能終端主機和無線傳感器節點組成，主機采用Android嵌入式平臺，主機與傳感器采用無線傳輸進行數據交互，方便現場使用。

無線傳感器節點無線傳感器網絡的基本功能單元，其結構主要包括傳感器模塊，處理器模塊，射頻模塊和電源模塊等四部分。其中，傳感器模塊負責采集監測區域的信息并完成數據轉換，采集的信息可以包含拉力、速度、位移和加速度等；處理器模塊負責控制整個節點的處理操作、路由協議、同步定位、功耗管理以及任務管理等；

射頻模塊負責與其他節點或匯聚節點進行無線通信，交換控制消息和收發采集數據；電源模塊提供節點運行所需要的能量，節點電源采用微型紐扣電池或干電池，以減小節點的體積。

四、系統軟件設計

系統以ZigBee2006協議棧為基礎，對無線傳感器網絡的軟件進行了設計，并結合一系列軟件開發環境（包括Eclipse Luna Service Release 2（4.4.2）、JDK 1.8.0_51-b16、Android SDK 5.0、Android ADT 23.0.4等軟件），進行仿真、實驗，最終達到了基于ZigBee的無線傳感器網絡節點硬件設計的可行性。系統開發完成后，可運行在Android 4.2.2及以上版本的移動顯控終端中。

五、結束語

無線傳感器網絡具有巨大的應用價值和美好前景，本文初步搭建了基于ZigBee技術的無線傳感器網絡，對節點設計和協議棧進行描述，并提出了將WSN應用于工程車輛實車現場檢測的技術方案。具有較好的健壯性、兼容性和可擴充性，有效解決了多單片機的組網協作、多路信息的同步采集等關鍵技術問題。