基于ZigBee技術(shù)的紅外人體探測系統測試

最大探測角度測試結果如表4所示。
2．4．2 結果分析
將兩組測試數據進(jìn)行整理，生成探測靈敏度曲線(xiàn)如圖4所示。由此可以看出，紅外人體探測模塊對快速移動(dòng)的人體感應靈敏更高。6 m之內是其理想的探測距離，80°圓錐角內是其最佳探測范圍。

2．4．3 改進(jìn)方法
在實(shí)戰應用中，為有效提高人體探測靈敏度，在硬件方面可安裝頻率倍增系數更高的菲涅耳透鏡，優(yōu)化內部信號放大電路。另外探測模塊還可能會(huì )因為某些意外的情況或受環(huán)境因素的影響而觸發(fā)，從而發(fā)生誤報警。為此，應采用多個(gè)探測元、多技術(shù)復合探測以及智能化的數據分析等方法，提高探測器的性能和功能，降低誤漏報警。實(shí)戰部署時(shí)，以普通樓房平均層高3 m計算，應裝在門(mén)窗入口正前方1 m的天花板上，樓梯拐角的正上方，以保證人體在必經(jīng)通路上有效觸發(fā)紅外信號。
2．5 工作時(shí)間測試
2．5．1 測試過(guò)程
在城市戰應用中，由于工作的協(xié)調器節點(diǎn)只有一個(gè)，考慮到其數據收發(fā)量大，可事先為其配備高容量電池，甚至配有備用電源，因此ZigBee網(wǎng)絡(luò )生存時(shí)間主要由終端節點(diǎn)確定。在室內環(huán)境下，使用兩節普通7號堿性電池為終端節點(diǎn)供電，休眠狀態(tài)以無(wú)法喚醒為判斷依據，工作狀態(tài)以協(xié)調器接收不到信號為判斷依據。經(jīng)測試，終端節點(diǎn)在純休眠狀態(tài)耗電量極小，休眠6個(gè)月后仍可正常喚醒；在定時(shí)5 s間隔休眠狀態(tài)下，可持續工作35天以上；在信號持續發(fā)送狀態(tài)下，可持續工作10天以上。
2．5．2 結果分析
因紅外傳感器工作狀態(tài)下，最大功耗小于0．000 05 W，遠遠小于ZigBee終端節點(diǎn)模塊功耗，可忽略。設電池容量為Qb節點(diǎn)工作電流為Iw，每次節點(diǎn)工作時(shí)長(cháng)為tw，節點(diǎn)休眠時(shí)電流為Is，每次休眠時(shí)長(cháng)為ts。則，預測最大工作天數Td為：

將從CC2430數據手冊和實(shí)際測量得到的電壓、電流數據代入公式整理得：

根據式(5)，如使用容量為1 000 mAh電池供電，電壓3V，休眠時(shí)長(cháng)為5 s，計算最長(cháng)工作天數為55．41天。比測試結果長(cháng)20天左右。分析原因，主要是因普通堿性電池電脈沖放電反應較快，電壓線(xiàn)性下降，外圍電路存在電量損耗等原因造成。
2．5．3 改進(jìn)方法
從式(4)可以看出電池容量Qb，節點(diǎn)工作電流Iw，每次節點(diǎn)工作時(shí)長(cháng)tw，節點(diǎn)休眠時(shí)電流Is，每次休眠時(shí)長(cháng)ts均可決定工作天數的長(cháng)短。因此，城市戰應用中延長(cháng)終端節點(diǎn)壽命的方法主要有：使用大容量電池(最好是電壓穩定性高的鋰電池)、增加休眠時(shí)長(cháng)、減少電流消耗，減小工作時(shí)間。另外還可考慮對終端節點(diǎn)進(jìn)行加固，避免直接暴露在惡劣環(huán)境中，減少自然因素造成的電量損耗。在其他條件基木確定的情況下，最便捷的方式就是增加休眠間隔時(shí)間。
2．6 信號穿透測試
由于探測系統主要在城市建筑物使用，信號穿透只考慮建主要結構的影響。經(jīng)測試在電池供電狀態(tài)下，ZigBee信號可以分別穿透1堵鋼筋混凝土墻、2堵磚墻、2扇5 cm厚的實(shí)木門(mén)、3層中空玻璃、2 cm厚的鋼板。從理論上分析波長(cháng)越短穿透力越強，雖然2．4GHz微波信號穿透力很強，但易受發(fā)射功率和傳輸介質(zhì)吸收的影響。數據表明ZigBee信號衰減率與傳輸介質(zhì)的密度基本成正比，在空氣中衰減率最低。因此實(shí)際應用中可在建筑物門(mén)窗入口、通道拐角處設置路由節點(diǎn)，盡可能地減少信號穿透墻體、門(mén)窗的概率。

3 結束語(yǔ)
測試表明基于ZigBee技術(shù)的紅外人體探測系統穩定性高，探測距離和角度適中，ZigBee無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )具有低功耗、抗干擾、易部署等特點(diǎn)，節點(diǎn)組網(wǎng)速度快、容錯能力強，特別適合城市戰中低速率、長(cháng)時(shí)間、大范圍的無(wú)線(xiàn)監控應用。通過(guò)增大發(fā)射功率、使用穩定鋰電池、縮小探測距離及角度、部署在關(guān)鍵點(diǎn)、增加關(guān)鍵點(diǎn)路由等改進(jìn)方法?？蛇M(jìn)一步提高系統實(shí)戰穩定性。