具有自適應通信能力的無(wú)線(xiàn)傳感網(wǎng)節點(diǎn)設計

協(xié)議控制模塊為主運行模塊，根據約定的流程實(shí)現硬件電路的調用控制、參數更改及信息處理和通信處理軟件模塊的協(xié)調調用、參數更改，使軟硬件配合實(shí)現整個(gè)系統功能。
　　信息處理模塊和探測器、調理電路及值守單片機組成信息處理單元，完成傳感信息的探測、模式識別分析、融合處理及目標報警等功能。探測器將探測到的模擬信息通過(guò)調理電路的信號放大，模數轉換后送至單片機進(jìn)行預處理；單片機進(jìn)行初步的處理分析，發(fā)現信號后給DSP中斷；DSP收到中斷后啟動(dòng)相應的處理程序進(jìn)行進(jìn)一步的信號處理分析，對目標的有無(wú)及目標種類(lèi)進(jìn)行確切分析。分析確認目標后給協(xié)議控制模塊中斷信號，以提示報警。
　　通信處理模塊和外圍的射頻電路及相應的輔佐器件組成通信單元，包括發(fā)射和接收兩大部分。系統采用零中頻方案，將頻率較高的處理放在模擬器件中完成，可以降低AD、DA采樣頻率，減少數字運算工作量，達到節省功耗的目的。在射頻模塊中采用一次上變頻和一次下變頻的處理，可以減少系統復雜度，節省硬件體積。在收發(fā)切換上采用電子開(kāi)關(guān)進(jìn)行時(shí)分雙工，收時(shí)不發(fā)，發(fā)時(shí)不收，可以有效減小系統體積，且和協(xié)議配合實(shí)現通信功能時(shí)可節省功耗。射頻的頻率合成器可對收發(fā)頻率進(jìn)行設置，實(shí)現多個(gè)頻點(diǎn)的信息收發(fā)。需要注意的是，由于該系統前端濾波處理抑制度不夠，故可能存在較多的大信號干擾，這對AD器件的轉換精度提出了較高的要求，同時(shí)為達到較好的效果，需要在DSP內進(jìn)行數字濾波。DSP可對AGC和VCO進(jìn)行控制，實(shí)現對信號幅度及本地載波頻率相位的調整。
　　系統將整個(gè)時(shí)間段劃分為目標探測時(shí)間段、發(fā)射時(shí)間段和接收時(shí)間段。各個(gè)節點(diǎn)處于發(fā)射和接收態(tài)的時(shí)間不同，具體時(shí)間根據協(xié)議約定結果進(jìn)行設置。通常，處于信息中轉的節點(diǎn)在其他節點(diǎn)處于發(fā)射態(tài)時(shí)需處于接收態(tài)，且大多數時(shí)間處于接收態(tài)，同時(shí)可以根據系統布設的密度和需要進(jìn)行接收及發(fā)射的時(shí)間設置。
　　各個(gè)節點(diǎn)收發(fā)時(shí)間的交錯可減少系統沖突的概率。設傳感網(wǎng)中8個(gè)節點(diǎn)均與Sink節點(diǎn)通信，則Sink節點(diǎn)和其他節點(diǎn)的狀態(tài)設置如圖2所示。

當Sink節點(diǎn)處于發(fā)射態(tài)時(shí)，所有節點(diǎn)均處于接收態(tài)；反之，當所有節點(diǎn)處于發(fā)射態(tài)時(shí)，Sink節點(diǎn)處于接收態(tài)。根據系統設定，將節點(diǎn)劃分為不同的簇，不同簇間節點(diǎn)的發(fā)射時(shí)間可以互相交錯，其提前或滯后時(shí)間為一個(gè)常見(jiàn)信息幀的發(fā)送時(shí)間。這樣在一簇節點(diǎn)僅有一個(gè)信息上傳時(shí)，基本可以實(shí)現時(shí)分，從而減少信息沖突。
　　系統工作狀態(tài)如圖3所示。

系統開(kāi)機后，首先進(jìn)入協(xié)議控制態(tài)，協(xié)議控制態(tài)根據約定流程進(jìn)行狀態(tài)轉換，并將單片機探測目標中斷優(yōu)先級設置到最高，一旦該中斷觸發(fā)，即通過(guò)硬件DMA將數據信號送入RAM中存儲，等待處理。當發(fā)射時(shí)間片到時(shí)，協(xié)議控制模塊檢測是否有信號待發(fā)送。如無(wú)，則進(jìn)入休眠態(tài)；如有，則進(jìn)入發(fā)射狀態(tài)，發(fā)射完畢后返回協(xié)議控制態(tài)；如仍處于發(fā)射時(shí)間段，協(xié)議控制模塊控制轉入休眠態(tài)。當接收時(shí)間片到，系統進(jìn)入接收態(tài)，隨時(shí)進(jìn)行信號的接收，直至接收時(shí)間片結束為止。當進(jìn)入目標探測時(shí)間片時(shí)，對存儲的數據進(jìn)行處理，分析是否存在信號，并將分析結果上報給協(xié)議控制模塊。