基于ZigBee技术的车辆自动识别系统的设计

4 系统设计

4.1硬件设计：

系统核心设备的硬件包括三个方面：车载子节点、激活设备，采集设备。硬件结构如图3所示：



图3系统核心硬件设备

车载子节点安装于车辆内部，传感器元件用于采集车内的信息，在MCU进行简单整理后通过ZigBee收发机、天线传输给采集设备。车载子节点的硬件设计采用Jennic公司的JN5121，它是一款适应低耗能、低成本IEEE802.15.4的无线微控制器。该微处理器包括一个32比特芯片RISC核；一个非常适合2.4GHz频段的IEEE802.15.4收发机；64KB的ROM和96KB的RAM；提供多种低成本的无线传感器网络应用的解决方案。特别的是，该RAM在没有额外记忆设备的情况下.允许支持路由器和控制器能力。为了进一步的降低成本，JN5121使用MAC加速器和高级加密标准AES加速器，同时提供休眠振荡器和能量保留工具，减低了系统能量消耗。该设备也能兼容大范围的数字和逻辑外围设备。由于该芯片集成了MUC和RF收发机.只需要对该微处理器外围电路进行适当的配置.就可以直接作为ZigBee车载子节点，安装于车内。整个ZigBee节点的功耗很低.供电设备要求不高，普通的AA电池可用2年以上。此系统需要供电10年以上，节点可采用车内电源直接供电。节点的JN5121芯片结构如图4所示。



激活设备和采集设备也同样采用JN5121实现，但这两类设备上不需要安装传感器元件。由于激活设备和采集设备一直处于工作状态.耗能比车载子节点大，且布置地点固定，就可以采用有线电力或体积更大的供电设备。对于采集设备，还要求安装存储更大容量的存储器。

4.2软件设计

车辆自动识别系统采用嵌入式操作系统.可用C语言编写应用程序.并采用JN5系列软件开发工具包进行调试。

车载子节点ID数据设计。对于车辆来说，车牌号即为车辆的身份识别码，但由于它及其容易伪造，仅用观测无法准确识别合法车辆。自动识别系统中的每个车载子节点都有自己固有的64位ID。这是子节点的唯一标识符，通过该标识符，采集节点—— 即网络中的协调器便可以轻松发现并识别该车辆，允许其加入网络，进行数据传输。ID的内容由发动机号、车牌号等信息进行编码和加密产生，在安装以前就由生产商提前配置给车载子节点。

小结

随着车辆运营业务和通信技术的发展，对车辆识别系统等交通管理系统智能化的要求也日益提高。而目前的识别方式还处于观测或者近距离停车识别的原始阶段，需要利用高科技手段将无线通信技术与车辆的管理相结合。通过从技术和应用两方面的分析与比较，可以看出：ZigBee非常适合于低功耗、低速率的监视、传感网络。ZigBee车辆自动识别系统利用新型的无线技术为实现成本低廉、准确有效、安全可靠、快速的自动识别系统提供了可能。

本文作者创新点：第一利用ZigBee这种低功耗、低速率、低成本的特点，设计了新型的车辆自动识别系统，具有广阔的市场价值。第二，在组网方面，根据车辆快速行驶的特点，在每个PAN网络中利用两个协调器来进行数据的接收，提高了数据传输的可靠性。第三，利用子节点ID的内容由发动机号、车牌号等信息进行编码和加密产生，确保数据安全性。