ZigBee技术在枪支定位系统中的应用

2．2 普通节点的设计  

图2中的普通节点即为传感器节点。其功能为采集数据，并将数据以多跳中继的方式传送给汇聚节点。传感器节点由传感器模块、处理器模块、无线通信模块和能量供应模块4部分组成，如图3所示。其中，处理器模块负责对整个节点进行控制和管理；传感器模块负责对预定监控区域信息进行采集，并做一定的数据转换；无线通信模块负责节点之间按一定的通信协议相互通信；能量供应模块为节点供电，提供各部分运行需要的电量。在该系统中，每个枪 支上都固定一个节点(即图2是的普通节点)，该节点内置枪 支的信息。由于节能是无线传感器网络的核心设计要求之一，所以在设计本系统时，要求传感器节点的发射功率要很小，且为了增加电池使用寿命，同时保证发射出的信号能被顺利接收，通过调度节点的休眠或唤醒状态使相关性较强的节点交替工作而不是一直处在收发信号的状态，每隔一段时间(40 s左右)连续发射1组(15次左右)*信息。  


  
在该系统的传感器节点中，无线通信模块采用具有定位引擎的CC2431芯片，具有2．4 GHz直接序列扩频(DSSS)射频收发器核心和高效的8051控制器。其中，MCU包括存储器及其外围，其他模块提供电源管理、时钟分配和测试等重要功能。CC2431的设计结合了8 KB的RAM及强大的外围模块，并且有3种不同的版本。它们根据不同的闪存空间32 KB，64 KB和128 KB来优化复杂度与成本。CC2431的尺寸只有7mm×7mm的48脚封装，采用具有内嵌闪存的0．18μm CMOS标准技术。针对协议栈、网络和应用软件执行时对MCU处理能力的要求，CC2431包含一个增强型工业标准的8位8051微控制器内核，运行时钟为32MHz。CC2431还包含一个DMA控制器，可以减少8051微控制器内核对数据的传送操作，因此提高了芯片整体的性能。  

2．3 汇聚节点的设计  

汇聚节点实现两个通信网络之间数据的交换，实现2种协议栈之间的通信协议转换，它发布管理节点的监测任务，并把收集到的数据转发到外部网络上。它既可以是一个增强功能的传感器节点，也可以是没有监测功能仅带无线通信接口的特殊网关设备。汇聚节点包括存储器模块、处理器模块、网络通信模块、节点通信模块以及能量供应模块，其结构如图4所示。该系统中，汇聚节点负责与监控中心的通信，实现与监控中心的信息传输，同时兼容RS 232／RS 485接口，当节点与服务器终端出现意外通信故障时，直接将节点收集到的数据通过RS 232／RS 485接口传输到计算机上，并加以分析。  


  
3 结语  

在此，介绍了基于ZigBee技术的枪 支定位系统，通过在监区、营区等预定监控区域内建立一个无线传感器网络，实现传感器节点与汇聚节点之间的通信。传感器节点采集数据，并通过ZigBee无线传感器网络将数据发送到汇聚节点，汇聚节点通过RS 232接口将数据传输到监控中心。在监区、营区等区域内对节点的通信距离、传输时延、数据安全性等进行了测试。经测试，该系统传感器节点的通信距离大约为35m，数据安全性亦较高，且具有较高的灵活性和可扩展性。