基于ZigBee技术的红外人体探测系统测试

最大探测角度测试结果如表4所示。
2．4．2 结果分析
将两组测试数据进行整理，生成探测灵敏度曲线如图4所示。由此可以看出，红外人体探测模块对快速移动的人体感应灵敏更高。6 m之内是其理想的探测距离，80°圆锥角内是其最佳探测范围。

2．4．3 改进方法
在实战应用中，为有效提高人体探测灵敏度，在硬件方面可安装频率倍增系数更高的菲涅耳透镜，优化内部信号放大电路。另外探测模块还可能会因为某些意外的情况或受环境因素的影响而触发，从而发生误报警。为此，应采用多个探测元、多技术复合探测以及智能化的数据分析等方法，提高探测器的性能和功能，降低误漏报警。实战部署时，以普通楼房平均层高3 m计算，应装在门窗入口正前方1 m的天花板上，楼梯拐角的正上方，以保证人体在必经通路上有效触发红外信号。
2．5 工作时间测试
2．5．1 测试过程
在城市战应用中，由于工作的协调器节点只有一个，考虑到其数据收发量大，可事先为其配备高容量电池，甚至配有备用电源，因此ZigBee网络生存时间主要由终端节点确定。在室内环境下，使用两节普通7号碱性电池为终端节点供电，休眠状态以无法唤醒为判断依据，工作状态以协调器接收不到信号为判断依据。经测试，终端节点在纯休眠状态耗电量极小，休眠6个月后仍可正常唤醒；在定时5 s间隔休眠状态下，可持续工作35天以上；在信号持续发送状态下，可持续工作10天以上。
2．5．2 结果分析
因红外传感器工作状态下，最大功耗小于0．000 05 W，远远小于ZigBee终端节点模块功耗，可忽略。设电池容量为Qb节点工作电流为Iw，每次节点工作时长为tw，节点休眠时电流为Is，每次休眠时长为ts。则，预测最大工作天数Td为：

将从CC2430数据手册和实际测量得到的电压、电流数据代入公式整理得：

根据式(5)，如使用容量为1 000 mAh电池供电，电压3V，休眠时长为5 s，计算最长工作天数为55．41天。比测试结果长20天左右。分析原因，主要是因普通碱性电池电脉冲放电反应较快，电压线性下降，外围电路存在电量损耗等原因造成。
2．5．3 改进方法
从式(4)可以看出电池容量Qb，节点工作电流Iw，每次节点工作时长tw，节点休眠时电流Is，每次休眠时长ts均可决定工作天数的长短。因此，城市战应用中延长终端节点寿命的方法主要有：使用大容量电池(最好是电压稳定性高的锂电池)、增加休眠时长、减少电流消耗，减小工作时间。另外还可考虑对终端节点进行加固，避免直接暴露在恶劣环境中，减少自然因素造成的电量损耗。在其他条件基木确定的情况下，最便捷的方式就是增加休眠间隔时间。
2．6 信号穿透测试
由于探测系统主要在城市建筑物使用，信号穿透只考虑建主要结构的影响。经测试在电池供电状态下，ZigBee信号可以分别穿透1堵钢筋混凝土墙、2堵砖墙、2扇5 cm厚的实木门、3层中空玻璃、2 cm厚的钢板。从理论上分析波长越短穿透力越强，虽然2．4GHz微波信号穿透力很强，但易受发射功率和传输介质吸收的影响。数据表明ZigBee信号衰减率与传输介质的密度基本成正比，在空气中衰减率最低。因此实际应用中可在建筑物门窗入口、通道拐角处设置路由节点，尽可能地减少信号穿透墙体、门窗的概率。

3 结束语
测试表明基于ZigBee技术的红外人体探测系统稳定性高，探测距离和角度适中，ZigBee无线传感器网络具有低功耗、抗干扰、易部署等特点，节点组网速度快、容错能力强，特别适合城市战中低速率、长时间、大范围的无线监控应用。通过增大发射功率、使用稳定锂电池、缩小探测距离及角度、部署在关键点、增加关键点路由等改进方法。可进一步提高系统实战稳定性。