剖析紫蜂技術在保障車輛上應用

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摘要：保障車輛在固定區域執行任務時，作為監測中心的監測人員，無法了解和控制車輛的運行路線和工作狀態，這給監測中心的人員帶來了諸多不便，zigbee新技術的出現和運用則給指揮員帶來很大的方便。文章主要對zigbee技術的原理，技術的主要特點，重點是紫峰技術在保障車輛方面的應用進行了介紹，并設計了一個系統，在這個系統中，紫峰模塊主要負責把已采集到的數據及時傳送給監測中心的人員，確保各項保障任務的順利完成。

關鍵詞：zigbee技術保障車輛；監測控制

1.引言

2000年12月IEEE(InstituteofElectricalandElectronicsEngineer,電子電機學會)成立了IEEE802.15.4工作組，它致力于定義一種供廉價的固定便攜式移動設備，使用低復雜度，低成本，低功耗和低速率的無線連接技術，工作在2.4GHz和869/915MHz頻段的無線技術。IEEE802.15.4是紫峰技術的核心協議，是最近發展起來的一種短距離無線通信技術，功耗低，被業界認為是最有可能應用在工控場合的無線方式。紫峰這個名字來源于蜂群使用的賴以生存和發展的通信方式，意思是蜜蜂通過跳zigzag形式的舞蹈來分享新發現的食物源的位置距離和方向等信息。

2.Zigbee技術的原理

完整的Zigbee協議由高層應用規范、應用會聚層、網絡層、數據鏈路層和物理層組成。核心協議是IEEE802.15.4，該協議是滿足國際標準組織(ISO)和開放系統互連(OSI)參考模式。它定義了單一的介質訪問層(MAC)和多樣的物理層（PHY），表中概括了IEEE802.15.4標準的主要技術特征。Zigbee聯盟制定了MAC層以上協議，其協議套件由高層應用規范、應用會聚層、網絡層、數據鏈路層和物理層組成。ZigBee在IEEE802.15.4標準基礎之上建立網絡層和應用支持層，包括巨大數量節點的處理（最大節點數可以達到65000個）、ZigBee設備對象、用戶定義的應用輪廓以及應用支持層等。應用層則由用戶根據需要進行開發。如圖所示。[1]

3.zigbee技術的特點和系統設計

3.1zigbee技術的主要特點

（1）低功耗2節五號電池可支持一個節點工作6個多月，甚至更長，這是zigbee技術的突出優勢。

（2）低成本通過大幅簡化協議，而且還免收協議專利費。

（3）短時延zigbee的響應速度較快，一般從睡眠狀態轉入工作狀態只需15毫秒。

（4）安全性能高。zigbee提供了3級安全模式，包括無安全設定、使用接入控制清單、防止非法獲取數據以及采用高級加密標準的對稱密碼，具有很高的安全屬性。

（5）高容量zigbee可采用星狀網狀網絡結構，由一個主節點管理若干個子節點，同時主節點還可以由上一層節點管理，可組成節點大網，一個zigbee網絡最多可以容納65536個設備。正是這些組網靈活，低成本，低功耗等全新的特點，使得這項技術非常適合無線數據傳輸無線傳感器等方面的應用，而且可以在山區等復雜地區的應用。[2]

3.2系統的總體設計和說明

由于ZigBee收發模塊體積小，功耗低，集成或直接安放在保障車輛的某個地方或者安裝在電腦里，ZigBee收發模塊使用的是直序擴頻技術，比起一般FSK、ASK和跳頻的數傳電臺來，具有更好的抗干擾能力和更遠的傳輸距離。而且，每個模塊都有接收信號強弱指示功能，易于直接觀察網絡信號的強弱。隨著ZigBee技術的推廣應用，采用該技術建立的無線網絡適應了信息化管理系統的功能要求，通過使用覆蓋距離不同、功能不同的ZigBee網絡節點，使用低成本的無線收發模塊，能夠建立起一個適應信息化管理系統的外場無線局部網絡。

該系統主要由單片機和zigbee模塊構成，其間使用SPI接口通訊，由于沒有SPI接口，所以按照通訊的時序偽造一個SPI接口。多個傳感器分別負責采集外場保障車輛的不同參數，比如發動機的電壓，發動機的工作情況，頻率，位置等，把采集到的信息通過串口傳給單片機，單片機通過SPI接口送給zigbee模塊，然后利用高頻無線發送出去，接受到數據以后，zigbee模塊通過中斷線通知單片機，單片機再利用SPI接口送出接受到的數據，通過串口送給監控中心的計算機，這樣在計算機上就可以顯示出來。按此方法，各個單位可以控制自己的所擁有的車輛……

模型如圖所示：

每個單位用指揮室的電腦通過Zigbee技術來控制自己的保障車，然后每個單位和總指揮室連成一個星型拓撲結構的局域網，使得車輛的有關信息可以方便的傳到總指揮室的電腦上。這樣總指揮室的人員不僅可以隨時調度各個單位的保障車，而且可以隨時知道保障車的運行路線和運行狀況，使車輛的保障、使用效率得到了很大的提高，也使車輛管理實現了信息化。需要指出的是在868MHz頻段上的無線信號傳輸損耗較小，與其他頻段相比，可以獲得較遠的有效傳輸距離，從而可以用較少的設備覆蓋給定的區域，所以本系統采用868MHz頻段，如果保障車的保障地點距離監測中心比較遠，可以根據實際需要，在中途安裝多個Zigbee模塊，確保信號的有效傳輸。

例如，Zigbee技術可以應用在城市的公交車上，在每輛公交車上安裝ZigBee收發模塊，模塊里的傳感器來采集不同參數，把采集到的信息通過串口傳給單片機，單片機通過SPI接口傳給zigbee模塊，然后利用高頻無線發送出去，接受到數據以后，zigbee模塊通過中斷線通知單片機，這樣在計算機上就可以顯示出來。按此方法，監控中心就可以掌握并控制在外行駛的公交車，從而及時準確掌握公交車運行狀態，能保證公交車安全、有序的運行。

4.結論

Zigbee技術的應用給監測和管理車輛帶來了極大的方便，使車輛的運行路線和運行狀態能及時的反饋給指揮員，能極大的提高車輛的工作效率。相對于其他無線技術來說，該技術具有很多主要優勢，使得該技術能夠得到很廣泛的應用。