鐵水運(yùn)輸動(dòng)態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)無線通訊網(wǎng)設(shè)計(jì)

WIT915是美國DIGTAL WIRELESS公司的擴(kuò)頻通信收發(fā)機(jī)。WIT915采用組合擴(kuò)頻技術(shù)，能夠抗噪聲和多徑衰落，并且同時(shí)支持CSMA通信協(xié)議和點(diǎn)對點(diǎn)的通信。WIT915擴(kuò)頻通信機(jī)的低功耗和小體積很適用于車載臺使用。其技術(shù)指標(biāo)如下：

（1）工作頻段：903～907MHz，21個(gè)信道，具有自動(dòng)尋找干凈信道的能力；

（2）4級可調(diào)發(fā)射功率，從1mW～1W，最大功率要求符合美國FCC標(biāo)準(zhǔn)，并且功率可自適應(yīng)調(diào)整；

（3）全雙工數(shù)據(jù)速率可達(dá)19200bps，半雙工數(shù)據(jù)速率可達(dá)51200bps；

（4）射頻帶寬：700kHz，信道間隔1.2MHz；

（5）采用0dB天線，在視距情況下，傳數(shù)距離可達(dá)1.8km；

（6）在半雙工情況下，數(shù)據(jù)收發(fā)轉(zhuǎn)換時(shí)間小于0.5ms。

2.2 通信控制器設(shè)計(jì)

在無線通信數(shù)傳網(wǎng)設(shè)計(jì)中，通信控制器的設(shè)計(jì)十分重要。因?yàn)閷U(kuò)頻通信機(jī)的控制以及無線通信網(wǎng)通信協(xié)議的執(zhí)行都要通過通信控制器來實(shí)現(xiàn)。在鐵水運(yùn)輸動(dòng)態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)中，采用PC/104作為通信控制器，相對于采用單片機(jī)作為內(nèi)核的通信控制器來說，能夠減少產(chǎn)品的開發(fā)費(fèi)用，降低開發(fā)風(fēng)險(xiǎn)，縮短開發(fā)周期，提高產(chǎn)品的性能。PC/104具有超小尺寸（90mm×96mm），較低的功耗（典型為1～2W/模塊），獨(dú)有的棧接總線消除了底板與插座的成本和空間。PC/104的CPU系列產(chǎn)品為嵌入應(yīng)用提供了高集成化的模塊，并且與IBM PC/AT休系兼容，在PC上調(diào)試好的程序可以直接移植到PC/104使用。

選用的PC/104 CPU模塊為CoreModule CM/486-2。CM/486模塊提供了PC/AT母板的全部功能和一線附加卡的功能，該模塊具有CP/AT和MS-DOS全兼容的標(biāo)準(zhǔn)硬件和軟件資源。其主要指標(biāo)如下：

（1）CPU為CX486SLC-2，50MHz內(nèi)部時(shí)鐘頻率；

（2）在板內(nèi)存可選為2M、4M或16M字節(jié)；

（3）7個(gè)DMA通道（相當(dāng)于8237）；

（4）15個(gè)中斷通道（相當(dāng)于8259）；

（5）三個(gè)可編程計(jì)數(shù)/定時(shí)器；

（6）16位擴(kuò)展總線；

（7）和PC完全兼容的兩個(gè)串行口和一個(gè)并行口；

（8）帶有可啟動(dòng)系統(tǒng)的固態(tài)盤；

（9）帶有PC所不具有的看門狗定時(shí)器。

2.3 通信控制器和擴(kuò)頻通信機(jī)的連接關(guān)系

擴(kuò)頻通信機(jī)AirLink和WIT915的外部數(shù)據(jù)控制接口是與PC兼容的異步串行RS-232接口。因此，由PC/104構(gòu)成的通信控制器與擴(kuò)頻通信機(jī)AirLink和WIT915的硬件連接非常簡單和方便，只需將擴(kuò)頻通信機(jī)的外部數(shù)據(jù)控制接口直接連到PC/104的串行口即可，由在PC/104中運(yùn)行的軟件控制擴(kuò)頻通信機(jī)的數(shù)據(jù)收發(fā)即可。

圖2、3所示為通信控制器和擴(kuò)頻通信機(jī)的兩種連接方式。其中圖2為中繼站的連接方式，圖2為移動(dòng)車輛的連接方式。

3 無線通信方式的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

3.1 中繼站與中心站

中心站的AirLink擴(kuò)頻通信機(jī)與各個(gè)中繼站的AirLink擴(kuò)頻通信機(jī)間構(gòu)成一種星型網(wǎng)絡(luò)通信模式。中心站的AirLink擴(kuò)頻通信機(jī)設(shè)置為主模式。中繼站的AirLink擴(kuò)頻通信機(jī)設(shè)置為從模式，采用半雙工的通信模式，由中心站的通信控制器采用輪詢的方式控制AirLink擴(kuò)頻通信機(jī)和各個(gè)繼站進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸交換。中心站分別從各個(gè)中斷站采集各中繼站收到的車輛信息，然后按一定間隔向所有中繼站廣播車輛DGPS定位所需要的差分?jǐn)?shù)據(jù)。各個(gè)中斷站設(shè)置有不同代號。各中繼站通信控制器收到中心站發(fā)出的信息后，首先判斷是否是中心站取車輛信息。若是，再判斷中心站所發(fā)出的站代號是否與事先設(shè)定的本站代號一致；若一致，則將中斷站收到的車輛位置數(shù)據(jù)發(fā)送到中心站；若不一致則不進(jìn)行處理。若中斷站通信控制器判斷中心站發(fā)出的是廣播差分?jǐn)?shù)據(jù)，則將此數(shù)據(jù)通過WIT915擴(kuò)頻通信機(jī)轉(zhuǎn)發(fā)到車載設(shè)備。因?yàn)楦髦欣^站和中心站的AirLink擴(kuò)頻通信機(jī)接收電平已調(diào)到AirLink擴(kuò)頻通信機(jī)手冊所需求的能夠以10 -8誤碼率傳輸數(shù)據(jù)的電平，因此，中心站和中繼站采用簡單的ARQ方式和CRC校驗(yàn)就可保證數(shù)據(jù)的可靠傳輸和交換。