無線傳感器網絡在智能交通系統(tǒng)中的應用　

網絡節(jié)點和網關節(jié)點的設計

網絡節(jié)點軟件功能設計

在ITS無線傳感器網絡的設計中，網絡節(jié)點按照功能不同，需要分別進行設計。終端節(jié)點、匯聚節(jié)點和網關節(jié)點的軟件功能如圖3所示。終端節(jié)點安裝不同的傳感器用于運動車輛信息采集和道路信息獲取等。其功能實現(xiàn)可按照精簡功能設備(RFD，ReducedFunctionDevice)標準來實現(xiàn)。終端節(jié)點與匯聚節(jié)點按照星型網絡組網，在固定時間點由睡眠狀態(tài)醒來與匯聚節(jié)點主動通訊。信息路由則交給父(匯聚)節(jié)點及網絡中具有路由功能的協(xié)調器和路由器完成，降低了節(jié)點功耗和軟件實現(xiàn)復雜度。匯聚節(jié)點是終端節(jié)點軟件功能上的擴展，實現(xiàn)了擴展網絡及路由消息的功能，允許更多重點節(jié)點接入網絡?？砂凑杖δ茉O備(FFD，F(xiàn)ullFunctionDevice)標準進行設計。

無線傳感器網絡節(jié)點軟件功能

網關節(jié)點是網絡中所需要的協(xié)調器，負責啟動網絡、配置網絡成員地址、維護網絡、維護節(jié)點的綁定關系表等，還負責將所采集的數(shù)據初步處理并交付交通信號控制器傳輸?shù)缴弦患壭畔⒅行?，需要較多存儲空間、計算及通訊能力。

網絡節(jié)點硬件功能設計

現(xiàn)有較多的無線傳感網解決方案，包括各芯片產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(jié)點設計中較常采用的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Atmel的AT86RF230射頻芯片和AVR單片機設計方案

典型的終端節(jié)點和匯聚節(jié)點設計如圖4所示，采用Atmel的8位RISC結構低功耗ATMegal1281VMCU作為系統(tǒng)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(jié)點的擴展接口可連接模擬輸入、數(shù)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(jié)點設計

●基于TI的CC2420芯片和ARM單片機設計方案

在設計無線傳感器網絡網關時，需要較強的數(shù)據處理能力，用以實現(xiàn)復雜路由協(xié)議以及信息處理等。如圖5所示Crossbow的imote2節(jié)點采用了MarvellPXA271高性能、低功耗處理器。該處理器使用動態(tài)電壓調節(jié)技術，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)良的動態(tài)電源管理技術。此外，該處理器封裝內集成三個芯片256KBSRAM，32MBFLASH以及32MBSDRAM，減小了體積。通過提供多種I/O，能夠靈活的支持不同種類的傳感器。該處理器還支持一個MMX協(xié)處理器，提高多媒體處理能力，可以用于無線多媒體傳感器網絡中的語音和圖像處理。Imote2使用TI的CC2420ZigBee射頻芯片，支持2.4GHz、16通道250kb/s數(shù)據傳輸，發(fā)送功率-24～0dBm。有效通訊距離是30米，可以通過SMA接口外接天線來增加傳輸距離。