無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )在智能交通系統中的應用　

網(wǎng)絡(luò )節點(diǎn)和網(wǎng)關(guān)節點(diǎn)的設計

網(wǎng)絡(luò )節點(diǎn)軟件功能設計

在ITS無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )的設計中，網(wǎng)絡(luò )節點(diǎn)按照功能不同，需要分別進(jìn)行設計。終端節點(diǎn)、匯聚節點(diǎn)和網(wǎng)關(guān)節點(diǎn)的軟件功能如圖3所示。終端節點(diǎn)安裝不同的傳感器用于運動(dòng)車(chē)輛信息采集和道路信息獲取等。其功能實(shí)現可按照精簡(jiǎn)功能設備(RFD，ReducedFunctionDevice)標準來(lái)實(shí)現。終端節點(diǎn)與匯聚節點(diǎn)按照星型網(wǎng)絡(luò )組網(wǎng)，在固定時(shí)間點(diǎn)由睡眠狀態(tài)醒來(lái)與匯聚節點(diǎn)主動(dòng)通訊。信息路由則交給父(匯聚)節點(diǎn)及網(wǎng)絡(luò )中具有路由功能的協(xié)調器和路由器完成，降低了節點(diǎn)功耗和軟件實(shí)現復雜度。匯聚節點(diǎn)是終端節點(diǎn)軟件功能上的擴展，實(shí)現了擴展網(wǎng)絡(luò )及路由消息的功能，允許更多重點(diǎn)節點(diǎn)接入網(wǎng)絡(luò )?？砂凑杖δ茉O備(FFD，FullFunctionDevice)標準進(jìn)行設計。

無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )節點(diǎn)軟件功能

網(wǎng)關(guān)節點(diǎn)是網(wǎng)絡(luò )中所需要的協(xié)調器，負責啟動(dòng)網(wǎng)絡(luò )、配置網(wǎng)絡(luò )成員地址、維護網(wǎng)絡(luò )、維護節點(diǎn)的綁定關(guān)系表等，還負責將所采集的數據初步處理并交付交通信號控制器傳輸到上一級信息中心，需要較多存儲空間、計算及通訊能力。

網(wǎng)絡(luò )節點(diǎn)硬件功能設計

現有較多的無(wú)線(xiàn)傳感網(wǎng)解決方案，包括各芯片產(chǎn)商推出的單片機外接射頻芯片和集成射頻、微處理器的單芯片等。在節點(diǎn)設計中較常采用的ZigBee射頻芯片有Atmel的AT86RF230、TI的CC2420、Freescale的MC1319x和MC1320x、Microchip的MRF24J40等。此外，芯片產(chǎn)商推出了單芯片解決方案，如TICC2430延用了CC2420芯片的架構，在單個(gè)芯片上整合了ZigBee射頻前端、內存和微控制器；Freescale的MC1321x/MC1322x和Jennic的JN5121/JN513x單芯片解決方案等。

●基于A(yíng)tmel的AT86RF230射頻芯片和AVR單片機設計方案

典型的終端節點(diǎn)和匯聚節點(diǎn)設計如圖4所示，采用Atmel的8位RISC結構低功耗ATMegal1281VMCU作為系統控制核心。采用512KB的AT45DB041D作為外部程序存儲器。射頻模塊使用Atmel的支持ZigBee協(xié)議的AT86RF230，RF功率達到3dBm，室外傳輸距離可達300米以上節點(diǎn)的擴展接口可連接模擬輸入、數字I/O、I2C、SPI和UART接口，這些擴展接口使其易于與傳感器及其它外設連接，例如外接光度、溫溫度、氣壓、聲、地磁和加速度等傳感器。

傳感器節點(diǎn)設計

●基于TI的CC2420芯片和ARM單片機設計方案

在設計無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )網(wǎng)關(guān)時(shí)，需要較強的數據處理能力，用以實(shí)現復雜路由協(xié)議以及信息處理等。如圖5所示Crossbow的imote2節點(diǎn)采用了MarvellPXA271高性能、低功耗處理器。該處理器使用動(dòng)態(tài)電壓調節技術(shù)，頻率范圍13MHz~416MHz，可工作于低電壓(0.85V)低頻率(13MHz)模式，具備了優(yōu)良的動(dòng)態(tài)電源管理技術(shù)。此外，該處理器封裝內集成三個(gè)芯片256KBSRAM，32MBFLASH以及32MBSDRAM，減小了體積。通過(guò)提供多種I/O，能夠靈活的支持不同種類(lèi)的傳感器。該處理器還支持一個(gè)MMX協(xié)處理器，提高多媒體處理能力，可以用于無(wú)線(xiàn)多媒體傳感器網(wǎng)絡(luò )中的語(yǔ)音和圖像處理。Imote2使用TI的CC2420ZigBee射頻芯片，支持2.4GHz、16通道250kb/s數據傳輸，發(fā)送功率-24～0dBm。有效通訊距離是30米，可以通過(guò)SMA接口外接天線(xiàn)來(lái)增加傳輸距離。