车载无线传感器网络监测系统设计方案2
本系统最终目的是将采集到的车载传感器数据实时地传送到主机，并在主机中得到显示和保存。显示的目的是获得被车载传感器节点所监控环境的初步情况，保存的目的是作为深入分析的数据样本。除此以外，作为整个系统的主控方和数据采集请求的发起者，需要能够按照要求发送数据请求信号。根据以上要求，在VB环境下开发了一个基于对话框的应用程序。这个应用程序包括了4个模块：
①实时数据显示波形模块。该模块的作用是将节点的数据以波形的形式实时地进行显示，实现的方式是利用MSChart和Timer控件。
②拓扑显示模块。当用户希望了解无线传感器网络的拓扑构建情况时，可以查看拓扑信息栏，了解网络中节点的加入和丢失情况。
③历史数据显示模块。在车载网络系统运行到一定时期，可能需要对过去某一段时间的原始数据进行后续的处理与深入的分析，以便对车载系统的状况进行准确的判定。借助历史数据显示模块，可以将监控中心从车载网关中得到的数据，按照不同节点的属性、地址和时间分别保存到数据库的相应字段中，并可以通过波形图的方式将历史数据显示出来，供用户分析。
④控制模块。在车载系统运行过程中可能关心某一个车载传感器节点的数值，或者需要对某一个传感器进行阈值设置，以便待监测的环境出现异常情况可以及时地报告给系统。这些都可以通过控制模块对系统进行相应的设置，控制模块还可以对系统中的某个不需要的节点进行删除操作。
总之，通过主机监控软件用户可以直观且多方面地对通用无线传感器网络系统进行了解和使用。
4 测试与验证
4．1 组网测试
测试设备：4个MCl3192 ZigBee芯片节点，1个作为网关节点，其余3个作为传感器节点。
测试方法：网关节点上电后，4个LED同时点亮，扫描信道如果搜索到空闲信道后，LED熄灭并加入空闲信道等待。传感器节点上电后，4个LED在扫描信道的同时，轮询点亮。当网关节点收到传感器节点的Beacon帧后，LED1闪烁一次；当传感器节点收到网关节点的分配地址后，LED1也闪烁一次。至此，组网过程和地址绑定过程完成。
4．2 ZigBee射频通信测试
测试设备：ZigBee节点4个，计算机终端1台。
测试方法：根据ZigBee传输的帧格式，实际传输总字节数为(n+6)，即(n+6)个字节为一个数据包。根据设定的软件参数，如有数据包丢失则丢包数加1。若接收到数据包，则接收数据包数加1，然后与发送数据进行比较，若数据正确则正确包数加1，反之错误包数加1。最后统计数据结果，就可以知道数据的丢包率和误包率。4个节点组建一个ZigBee网络，其中1个作为网关，其余3个节点作为传感器节点。编写程序设定：3个节点均与网关通信，计算机终端与网关通过RS232相连，终端设备软件记录从3个节点接收数据的情况，节点工作在2．4 GHz频段下，传输一个字节的数据，循环发送100次。最后取得3个节点的测试平均数作为数据结果进行分析。星形网射频通信误码率测试结果如表1所列。
实验分析：在星形网络中进行数据传输，测试结果明显差于单点对单点传输方式。这主要是因为，在传输过程中节点之间存在一定的频率干扰和其他干扰。
4．3 功耗测试
在系统工作状态和休眠状态下，分别使用万用表测试网关节点和传感器节点的功耗情况，测试结果如表2所列。
结语
本文分析了IEEE 802．15．4和ZigBee协议，结合通信系统和嵌入式系统的一般开发原则，在μC／OS-II操作系统上实现IEEE802．15．4协议，选择合适的软硬件平台，着重于软件支撑平台的构建、软件总体结构设计以及通信协议栈的实现，最终实现了一个符合ZigBee规范的车载星型无线数据采集网络。该系统具有以下的优势：
①系统安装方便。无线互连使得设备安装位置灵活，同时满足了系统安装的自动化要求。人们只需要把设备上电就可以了。该车载网络系统能够自动完成网络的配置。
②可扩展性。把设备放在车载网关的覆盖范围以内，打开设备电源，节点将自动加入网络。
③网络自我修复能力。如果网络中某个设备出现故障，车载网关能够自动监测到，发出指令将该设备复位并重新入网。
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