鐵水運輸動態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)無線通訊網(wǎng)設計

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

（1）工作頻段：903～907MHz，21個信道，具有自動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標準，并且功率可自適應調(diào)整；

（3）全雙工數(shù)據(jù)速率可達19200bps，半雙工數(shù)據(jù)速率可達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1.8km；

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

2.2 通信控制器設計

在無線通信數(shù)傳網(wǎng)設計中，通信控制器的設計十分重要。因為對擴頻通信機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現(xiàn)。在鐵水運輸動態(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)費用，降低開發(fā)風險，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全兼容的標準硬件和軟件資源。其主要指標如下：

（1）CPU為CX486SLC-2，50MHz內(nèi)部時鐘頻率；

（2）在板內(nèi)存可選為2M、4M或16M字節(jié)；

（3）7個DMA通道（相當于8237）；

（4）15個中斷通道（相當于8259）；

（5）三個可編程計數(shù)/定時器；

（6）16位擴展總線；

（7）和PC完全兼容的兩個串行口和一個并行口；

（8）帶有可啟動系統(tǒng)的固態(tài)盤；

（9）帶有PC所不具有的看門狗定時器。

2.3 通信控制器和擴頻通信機的連接關系

擴頻通信機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頻通信機AirLink和WIT915的硬件連接非常簡單和方便，只需將擴頻通信機的外部數(shù)據(jù)控制接口直接連到PC/104的串行口即可，由在PC/104中運行的軟件控制擴頻通信機的數(shù)據(jù)收發(fā)即可。

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

3 無線通信方式的設計與實現(xiàn)

3.1 中繼站與中心站

中心站的AirLink擴頻通信機與各個中繼站的AirLink擴頻通信機間構(gòu)成一種星型網(wǎng)絡通信模式。中心站的AirLink擴頻通信機設置為主模式。中繼站的AirLink擴頻通信機設置為從模式，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擴頻通信機和各個繼站進行數(shù)據(jù)傳輸交換。中心站分別從各個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定位所需要的差分數(shù)據(jù)。各個中斷站設置有不同代號。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)出的是廣播差分數(shù)據(jù)，則將此數(shù)據(jù)通過WIT915擴頻通信機轉(zhuǎn)發(fā)到車載設備。因為各中繼站和中心站的AirLink擴頻通信機接收電平已調(diào)到AirLink擴頻通信機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校驗就可保證數(shù)據(jù)的可靠傳輸和交換。