基于zigbee的工程车辆实车性能检测系统

钱永产　赵海山

（装甲兵技术学院吉林长春130117）

基于zigbee的工程车辆实车性能检测系统

钱永产赵海山

（装甲兵技术学院吉林长春130117）

本文研究设计了一种基于zigbee技术的无线传感器网络，实现对工程车辆实车现场检测，兼具信息采集、处理、传输和评估等功能于一体，操作便捷、运行稳定、检测速度快、数据准确率高、精度可靠。可解决工程车辆实车性能检测技术方法落后的问题，为工程车辆安全运行、检测维护提供准确数据基础和科学依据。

工程车辆ZigBee检测系统

无线传感器网络（Wireless Sensor Networks，简称WSN）是当前国际上备受关注、涉及多个学科、知识高度集中的前沿热点和研究领域。它综合了传感器、微处理器、网络通信和分布式信息处理等技术，能够通过各类集成化的微型传感器协同完成对各种环境信息的实时监测、感知、采集和处理，并以自组织多跳的无线通信方式将数据信息传送到用户终端，从而实现了科学世界与人类生活的完美贯通。

一、zigbee技术

ZigBee技术是一种具有统一标准的短距离无线通信技术，在组网性能上，ZigBee可以构造成星形网络或者点对点对等网络，在每一个ZigBee组成的无线网络中，连接地址码分为16位短地址或者64位长地址，可容纳的最大设备个数分别为216个和264个，具有较大的网络容量。

ZigBee采用载波侦听多路访问/冲突避免（CSMA/CA）方式，有效避免了无线电载波之间的冲突。此外，为保证传输数据的可靠性，建立了完整的应答通信协议。

为保证ZigBee设备之间通信数据的安全保密性，ZigBee技术采用了三级安全性措施，对所传输的数据信息进行加密处理。

相对其它无线通信技术，ZigBee技术具有低功耗、低成本、传输速率低、短距离、短时延、高容量、高安全、免执照频段等特点，最适合于无线传感器网络的应用。

二、工程车辆实车性能检测系统总体方案

本论文是基于ZigBee技术的无线传感器网络环境检测系统，故根据ZigBee技术的标准和特点设计了由多传感器节点，协调器节点和显控终端组成的该系统。其中，传感器节点通过无线技术与协调器进行信息的交换；协调器则通过串口进行相连通信。

系统中传感器节点主要负责的是工程车辆关键技术性能数据信息的采集与发送，协调器节点主要负责的是网络的建立、终端节点管理、数据处理和对显控终端的数据通信。可以根据车型的不同和所需检测的内容，来增加或减少传感器节点，而只需做小许改动即可。

三、基于ZigBee的无线传感器网络的硬件设计

工程车辆实车性能检测系统由工业移动智能终端主机和无线传感器节点组成，主机采用Android嵌入式平台，主机与传感器采用无线传输进行数据交互，方便现场使用。

无线传感器节点无线传感器网络的基本功能单元，其结构主要包括传感器模块，处理器模块，射频模块和电源模块等四部分。其中，传感器模块负责采集监测区域的信息并完成数据转换，采集的信息可以包含拉力、速度、位移和加速度等；处理器模块负责控制整个节点的处理操作、路由协议、同步定位、功耗管理以及任务管理等；

射频模块负责与其他节点或汇聚节点进行无线通信，交换控制消息和收发采集数据；电源模块提供节点运行所需要的能量，节点电源采用微型纽扣电池或干电池，以减小节点的体积。

四、系统软件设计

系统以ZigBee2006协议栈为基础，对无线传感器网络的软件进行了设计，并结合一系列软件开发环境（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等软件），进行仿真、实验，最终达到了基于ZigBee的无线传感器网络节点硬件设计的可行性。系统开发完成后，可运行在Android 4.2.2及以上版本的移动显控终端中。

五、结束语

无线传感器网络具有巨大的应用价值和美好前景，本文初步搭建了基于ZigBee技术的无线传感器网络，对节点设计和协议栈进行描述，并提出了将WSN应用于工程车辆实车现场检测的技术方案。具有较好的健壮性、兼容性和可扩充性，有效解决了多单片机的组网协作、多路信息的同步采集等关键技术问题。