基于藍(lán)牙技術(shù)的火控檢測(cè)系統(tǒng)無線網(wǎng)絡(luò)的研究

　　摘要：針對(duì)部隊(duì)特殊環(huán)境中裝備檢測(cè)的需要，提出了采用藍(lán)牙技術(shù)組建火控檢測(cè)系統(tǒng)微微網(wǎng)。本文在研究藍(lán)牙無線網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，利用BlueCore4-External藍(lán)牙模塊，設(shè)計(jì)開發(fā)了藍(lán)牙串口適配器，實(shí)現(xiàn)了微微網(wǎng)內(nèi)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)數(shù)據(jù)通信和廣播數(shù)據(jù)，達(dá)到了網(wǎng)內(nèi)資源共享，增加了檢測(cè)的可靠性和簡(jiǎn)便性。

　　關(guān)鍵詞：藍(lán)牙技術(shù);微微網(wǎng);火控檢測(cè)系統(tǒng);無線網(wǎng)絡(luò)引言

　　火控系統(tǒng)[1]是武器系統(tǒng)的指揮控制中心，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、科技含量高、故障檢測(cè)難度大，其系統(tǒng)工作的可靠性不僅影響對(duì)戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)的正確判斷和對(duì)攻擊目標(biāo)的選擇，還直接影響武器系統(tǒng)作戰(zhàn)效能發(fā)揮和武器裝備及人員的安全，因此，必須對(duì)火控系統(tǒng)實(shí)施實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確的檢測(cè)，以保障火控系統(tǒng)時(shí)刻處于良好狀態(tài)。基于藍(lán)牙技術(shù)的火控檢測(cè)系統(tǒng)無線網(wǎng)絡(luò)，利用藍(lán)牙的無線傳輸取代傳統(tǒng)的有線電纜傳輸，同時(shí)利用藍(lán)牙的網(wǎng)絡(luò)特性，實(shí)現(xiàn)火控系統(tǒng)檢測(cè)的無線化、網(wǎng)絡(luò)化、簡(jiǎn)單化，大大提高了檢測(cè)能力及效率，拓展了武器檢測(cè)系統(tǒng)在惡劣或特殊環(huán)境中的應(yīng)用。

　　藍(lán)牙網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

　　藍(lán)牙微微網(wǎng)

　　藍(lán)牙可以提供點(diǎn)對(duì)點(diǎn)或點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的連接，最基本的網(wǎng)絡(luò)組成是微微網(wǎng)[7]，也稱皮克網(wǎng)(Piconet)。在同一微微網(wǎng)內(nèi)，藍(lán)牙單元享有同一條信道，一個(gè)微微網(wǎng)內(nèi)有且僅有一個(gè)主單元(master unit)，其余為從單元(slave unit)。主單元發(fā)起連接，決定微微網(wǎng)通信信道，控制整個(gè)工作過程，藍(lán)牙微微網(wǎng)結(jié)構(gòu)如圖1A。

　　微微網(wǎng)內(nèi)主單元和從單元在硬件上沒有區(qū)別，這樣組網(wǎng)非常簡(jiǎn)單和方便。藍(lán)牙限制了微微網(wǎng)的單元數(shù)量，同一時(shí)間一個(gè)微微網(wǎng)最多只能有7個(gè)從單元處于活動(dòng)狀態(tài)，其余單元處于休眠狀態(tài)，處于休眠狀態(tài)的藍(lán)牙設(shè)備可以通過激活模式和休眠模式的切換，將原來激活的7個(gè)從設(shè)備變?yōu)樾菝?，而使原來處于休眠的從設(shè)備被激活。

　　藍(lán)牙散射網(wǎng)

　　為了消除限制數(shù)量對(duì)通信的影響，同時(shí)提高頻譜的利用效率，藍(lán)牙允許同一區(qū)域內(nèi)同時(shí)存在多個(gè)微微網(wǎng)，這樣多個(gè)交疊覆蓋的微微網(wǎng)就構(gòu)成一個(gè)分布式散射網(wǎng)(scatter net)，如圖1B。一個(gè)微微網(wǎng)的主單元既可以是連接另一微微網(wǎng)的主單元，也可以是連接從單元。每一個(gè)微微網(wǎng)擁有自己的信道，主單元按照跳頻系列中的不同頻率識(shí)別不同的從單元，散射網(wǎng)用識(shí)別頻率來區(qū)分各個(gè)不同的微微網(wǎng)。這樣，藍(lán)牙通過簡(jiǎn)單的網(wǎng)絡(luò)控制就可以實(shí)現(xiàn)更多設(shè)備之間的通信，但同時(shí)也增加了藍(lán)牙設(shè)備之間通信干擾的可能性。

　　系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

　　本設(shè)計(jì)主要是利用藍(lán)牙無線傳輸技術(shù)，將火控檢測(cè)系統(tǒng)主機(jī)無線連接起來，構(gòu)成藍(lán)牙微微網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)內(nèi)數(shù)據(jù)的傳輸與資源共享。本文在硬件上采用BlueCore4-External藍(lán)牙模塊設(shè)計(jì)開發(fā)了藍(lán)牙串口適配器，取代有線電纜。在此基礎(chǔ)之上，開發(fā)了系統(tǒng)的軟件，實(shí)現(xiàn)了藍(lán)牙無線網(wǎng)絡(luò)的搭建。其構(gòu)成的藍(lán)牙微微網(wǎng)示意圖如圖2所示。

　　火控檢測(cè)系統(tǒng)無線網(wǎng)絡(luò)的實(shí)現(xiàn)

　　硬件實(shí)現(xiàn)

　　藍(lán)牙串口適配器選用CSR公司的BlueCore4-External藍(lán)牙模塊。該模塊尺寸僅為26.9×13×2.2(mm)，采用3.3V供電模式，完全符合藍(lán)牙規(guī)范v2.0+EDR，能夠提供符合藍(lán)牙規(guī)范的數(shù)據(jù)和語音通信，支持IIC、UART、PCM、USB等總線接口，擁有8Mbit的Flash(內(nèi)存)，可實(shí)現(xiàn)100m的通信，支持點(diǎn)對(duì)點(diǎn)、點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的工作方式。藍(lán)牙串口適配器采用BlueCore4-External模塊，其主要電路包括電源電路、復(fù)位電路、藍(lán)牙模塊UART轉(zhuǎn)RS-232串口電路、其它輔助電路以及藍(lán)牙天線設(shè)計(jì)，其具體電路見圖3。

　　電源電路整個(gè)藍(lán)牙串口適配器采用5V供電，直接由主機(jī)的USB口提供。Bluecore4-External藍(lán)牙模塊是3.3V供電。電路采用AS1117低壓差線性穩(wěn)壓器，將5V電壓轉(zhuǎn)化成3.3V穩(wěn)定電壓供藍(lán)牙模塊。

　　復(fù)位電路Bluecore4-External藍(lán)牙模塊有一個(gè)外部復(fù)位引腳RESETB，復(fù)位信號(hào)低電平有效。復(fù)位電路采用簡(jiǎn)單的接觸式按鍵控制，采用兩個(gè)10mF的電容并聯(lián)增加時(shí)延，使復(fù)位電路更有效。藍(lán)牙模塊上電后，RESET處于高電平，電容也將充電，當(dāng)按下S2后，C8、C9和S2構(gòu)成一個(gè)回路，電容逐步放電，使RESET(復(fù)位)端電壓為0;再當(dāng)S2松開時(shí)，藍(lán)牙模塊上電復(fù)位，從而實(shí)現(xiàn)手動(dòng)按鈕復(fù)位，使藍(lán)牙模塊回到預(yù)先設(shè)置的狀態(tài)，等待下一次連接。

　　主要采用RS232電平轉(zhuǎn)換器MAX3232。通過MAX3232，一方面將主機(jī)的信號(hào)轉(zhuǎn)換送給藍(lán)牙模塊;另一方面將藍(lán)牙模塊的TX、RTS、RX、CTS分別與MAX3232的RxD、CTS、TxD和RTS相連，完成藍(lán)牙UART接口與RS232信號(hào)的轉(zhuǎn)換，并通過RS232接口傳送給主機(jī)。利用MAX3232也就是提供RS-232電平轉(zhuǎn)換，使RS232層與藍(lán)牙芯片3.3V邏輯層連接。注意串口與Bluecore4-External的波特率一致。