剖析紫蜂技术在保障车辆上应用

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摘要：保障车辆在固定区域执行任务时，作为监测中心的监测人员，无法了解和控制车辆的运行路线和工作状态，这给监测中心的人员带来了诸多不便，zigbee新技术的出现和运用则给指挥员带来很大的方便。文章主要对zigbee技术的原理，技术的主要特点，重点是紫峰技术在保障车辆方面的应用进行了介绍，并设计了一个系统，在这个系统中，紫峰模块主要负责把已采集到的数据及时传送给监测中心的人员，确保各项保障任务的顺利完成。

关键词：zigbee技术保障车辆；监测控制

1.引言

2000年12月IEEE(InstituteofElectricalandElectronicsEngineer,电子电机学会)成立了IEEE802.15.4工作组，它致力于定义一种供廉价的固定便携式移动设备，使用低复杂度，低成本，低功耗和低速率的无线连接技术，工作在2.4GHz和869/915MHz频段的无线技术。IEEE802.15.4是紫峰技术的核心协议，是最近发展起来的一种短距离无线通信技术，功耗低，被业界认为是最有可能应用在工控场合的无线方式。紫峰这个名字来源于蜂群使用的赖以生存和发展的通信方式，意思是蜜蜂通过跳zigzag形式的舞蹈来分享新发现的食物源的位置距离和方向等信息。

2.Zigbee技术的原理

完整的Zigbee协议由高层应用规范、应用会聚层、网络层、数据链路层和物理层组成。核心协议是IEEE802.15.4，该协议是满足国际标准组织(ISO)和开放系统互连(OSI)参考模式。它定义了单一的介质访问层(MAC)和多样的物理层（PHY），表中概括了IEEE802.15.4标准的主要技术特征。Zigbee联盟制定了MAC层以上协议，其协议套件由高层应用规范、应用会聚层、网络层、数据链路层和物理层组成。ZigBee在IEEE802.15.4标准基础之上建立网络层和应用支持层，包括巨大数量节点的处理（最大节点数可以达到65000个）、ZigBee设备对象、用户定义的应用轮廓以及应用支持层等。应用层则由用户根据需要进行开发。如图所示。[1]

3.zigbee技术的特点和系统设计

3.1zigbee技术的主要特点

（1）低功耗2节五号电池可支持一个节点工作6个多月，甚至更长，这是zigbee技术的突出优势。

（2）低成本通过大幅简化协议，而且还免收协议专利费。

（3）短时延zigbee的响应速度较快，一般从睡眠状态转入工作状态只需15毫秒。

（4）安全性能高。zigbee提供了3级安全模式，包括无安全设定、使用接入控制清单、防止非法获取数据以及采用高级加密标准的对称密码，具有很高的安全属性。

（5）高容量zigbee可采用星状网状网络结构，由一个主节点管理若干个子节点，同时主节点还可以由上一层节点管理，可组成节点大网，一个zigbee网络最多可以容纳65536个设备。正是这些组网灵活，低成本，低功耗等全新的特点，使得这项技术非常适合无线数据传输无线传感器等方面的应用，而且可以在山区等复杂地区的应用。[2]

3.2系统的总体设计和说明

由于ZigBee收发模块体积小，功耗低，集成或直接安放在保障车辆的某个地方或者安装在电脑里，ZigBee收发模块使用的是直序扩频技术，比起一般FSK、ASK和跳频的数传电台来，具有更好的抗干扰能力和更远的传输距离。而且，每个模块都有接收信号强弱指示功能，易于直接观察网络信号的强弱。随着ZigBee技术的推广应用，采用该技术建立的无线网络适应了信息化管理系统的功能要求，通过使用覆盖距离不同、功能不同的ZigBee网络节点，使用低成本的无线收发模块，能够建立起一个适应信息化管理系统的外场无线局部网络。

该系统主要由单片机和zigbee模块构成，其间使用SPI接口通讯，由于没有SPI接口，所以按照通讯的时序伪造一个SPI接口。多个传感器分别负责采集外场保障车辆的不同参数，比如发动机的电压，发动机的工作情况，频率，位置等，把采集到的信息通过串口传给单片机，单片机通过SPI接口送给zigbee模块，然后利用高频无线发送出去，接受到数据以后，zigbee模块通过中断线通知单片机，单片机再利用SPI接口送出接受到的数据，通过串口送给监控中心的计算机，这样在计算机上就可以显示出来。按此方法，各个单位可以控制自己的所拥有的车辆……

模型如图所示：

每个单位用指挥室的电脑通过Zigbee技术来控制自己的保障车，然后每个单位和总指挥室连成一个星型拓扑结构的局域网，使得车辆的有关信息可以方便的传到总指挥室的电脑上。这样总指挥室的人员不仅可以随时调度各个单位的保障车，而且可以随时知道保障车的运行路线和运行状况，使车辆的保障、使用效率得到了很大的提高，也使车辆管理实现了信息化。需要指出的是在868MHz频段上的无线信号传输损耗较小，与其他频段相比，可以获得较远的有效传输距离，从而可以用较少的设备覆盖给定的区域，所以本系统采用868MHz频段，如果保障车的保障地点距离监测中心比较远，可以根据实际需要，在中途安装多个Zigbee模块，确保信号的有效传输。

例如，Zigbee技术可以应用在城市的公交车上，在每辆公交车上安装ZigBee收发模块，模块里的传感器来采集不同参数，把采集到的信息通过串口传给单片机，单片机通过SPI接口传给zigbee模块，然后利用高频无线发送出去，接受到数据以后，zigbee模块通过中断线通知单片机，这样在计算机上就可以显示出来。按此方法，监控中心就可以掌握并控制在外行驶的公交车，从而及时准确掌握公交车运行状态，能保证公交车安全、有序的运行。

4.结论

Zigbee技术的应用给监测和管理车辆带来了极大的方便，使车辆的运行路线和运行状态能及时的反馈给指挥员，能极大的提高车辆的工作效率。相对于其他无线技术来说，该技术具有很多主要优势，使得该技术能够得到很广泛的应用。