扶梯梯级链长度自动检测系统设计(5)
我国的无线传感技术的发展较欧美发达国家要落后一些，我国的无线技术不是自主研发的，而是在欧美等国的基础上发展起来的。我国的无线传感网络的研究主要是在1999年中科院提出“信息与自动化领域研究报告”之后发展起来的，并且无线传感网络技术被作为当时的五个重大项目之一进行研究。两年后中科院成立了微系统研究与发展中心，这一发展中心的创建使得中国在无线网络的研究方面有了固定的场所和正式的项目发展趋势。从此以后，我国的无线传感技术发展突飞猛进，完成了许多重大的项目，随着这些项目的完成，我国正式建立起了传感系统的研究平台，除了在无线传感技术的方面我国取得了显著的成绩外，在微型传感器、无线智能传感器网络通信技术、移动机站和应用系统以及传感器端机等方面取得很大进展[11]。
ZigBee技术是一种短距离无线通信技术，目前它已经具有了统一的技术标准。ZigBee技术由PHY层、MAC层、网络层和应用层组成，前两者所遵守的协议为IEEE 802.15.4标准协议；网络层所遵守的协议是由ZigBee技术联盟自行制定的；而应用层则是由用户自行开发的，所以人们通常会根据自己的需求来制定标准，也正是这个原因ZigBee技术正被越来越多的用户使用。以下具体介绍ZigBee技术的特点。
(1)组网性能方面。ZigBee的构造形式可以分为星型网络和对点网络两种，由ZigBee模块组成的无线网络的连接地址按其长短可以分为两类，一种是只有十优尔位的短地址，另一种则是具有优尔十四位的长地址。由于连接地址的不同，其相对应的设备个数的容量也存在着差异，十优尔位短地址只能容纳216个设备，而优尔十四位的长地址能容纳264个设备。
(2)无线通信技术方面。ZigBee模块采用了CSMA-CA接入方式，从而有效地减少甚至避免无线电载波之间的干扰。此外，还可以通过建立应答通信协议来确保数据传输的可靠性与稳定性。
(3)ZigBee模块发射输出范围很小，仅为0～3.6dBm，通信距离较远，最远可达到70米。检测设备可以根据ZigBee设备所测得的能量变化与链路质量的变化进行发射功率的自动调整，从而在保证链路质量的同时减少设备能量的消耗。ZigBee技术为了保证传输数据的安全性，通常要对其进行加密处理，通常采用一百二十八位的加密算法。
优秀可靠的ZigBee应用“模块”具有在硬件上设计紧凑，体积小，贴片式焊盘的优秀设计，其中可以放置Chip或者外置的SMA天线，其通信距离可自由设定与选择，ZigBee模块可以与用户的产品直接对接，其接口包括ADC，DAC，多个I/O接口，比较器等。ZigBee模块的几种结构如图1.5、图1.6所示[12]。
基于ZigBee模块的软件上包含了完整的ZigBee协议栈，同时拥有自己的计算机的配置工具，它可以通过串口与用户产品进行对话，同时可以对ZigBee模块的发射功率与网络拓扑参数进行配置，使之方便快捷。透传模块最大的好处在于用户不需要考虑模块中的程序是如何运行的，用户只需要将自己的数据通过串口发送到模块里，然后模块会自动地把数据用无线传输出去，并按照预先配置好的网络结构，和网络中的目的地址节点进行收发通信，接收模块会进行数据校验，如果数据无误的话便可以通过串口送出。不过当大多数用户应用ZigBee技术时，都会有自己的数据处理方式，以致每个节点设备都会拥有自己的CPU以便对数据进行处理，所以仍可以把模块当成一种已经集成射频、协议和程序的“芯片”[13]。
图1.5 ZigBee的几种结构
图1.6 ZigBee模块
ZigBee模块是短距离无线技术发展到如今较为先进的，使用频繁的，它是一个主要应用于传感网络与建筑自动化方面的规范性设计。ZigBee模块在传感器网络里是一种性价比比较高的无线通信技术的选择，它具有短距离和低功耗的优点，因此在远程控制和自动控制领域已占有了一席之地。它同样适用于小型、廉价的无线设备，可以根据具体情况而定其数据速率与复杂度。