1  引言

    無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是一種全新的信息獲取和處理技術(shù)，在現(xiàn)實生活中得到了越來越廣泛的應(yīng)用。隨著通信技術(shù)、嵌入式技術(shù)、傳感器技術(shù)的發(fā)展，傳感器正逐漸向智能化、微型化、無線網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展[1]。目前，國內(nèi)外主要研究無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的低功耗硬件平臺設(shè)計拓?fù)淇刂坪途W(wǎng)絡(luò)協(xié)議、定位技術(shù)等。這個設(shè)計以檢測超聲波強度的傳感器為例，實現(xiàn)了一個無線傳感器網(wǎng)絡(luò)，根據(jù)傳感器所檢測的超聲波強弱來決定開啟或關(guān)閉車位指示燈，從而判斷是否有車輛進(jìn)入檢測區(qū)域。這種傳感器網(wǎng)絡(luò)綜合了嵌入式技術(shù)、傳感器技術(shù)、短程無線通信技術(shù)，有著廣泛的應(yīng)用。該系統(tǒng)不需要對現(xiàn)場結(jié)構(gòu)進(jìn)行改動，不需要原先任何固定網(wǎng)絡(luò)的支持，能夠快速布置，方便調(diào)整，并且具有很好的可維護(hù)性和拓展性。

2  IEEE 802.15.4標(biāo)準(zhǔn)

    IEEE 802.15.4標(biāo)準(zhǔn)[2]適用于低速率、低功耗、低復(fù)雜度和短距離數(shù)據(jù)傳輸?shù)臒o線個域網(wǎng)(WPAN)。在網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的無線傳輸過程中，采用帶沖突避免的載波偵聽多路訪問機制(CSMA／CA)，支持超幀結(jié)構(gòu)和時槽保障機制(GTS)。網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)可以是星型網(wǎng)或點對點的對等網(wǎng)。該標(biāo)準(zhǔn)定義了3種數(shù)據(jù)傳輸頻率，分別為868MHz、915MHz、2.4GHz。前兩種傳輸頻率采取BPSK的調(diào)制方式，后一種采取0-0PSK的調(diào)制方式。各種頻率分別支持20 kbit／s，40kbit／s和 250 kbit／s的無線數(shù)據(jù)傳輸速率，傳輸距離在0m～70m之間。本文中采用的是頻率為2.4GHz的無線發(fā)射模塊。

3  無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的實現(xiàn)

3.1  網(wǎng)絡(luò)平臺組建

    無線傳感器網(wǎng)絡(luò)平臺由超聲波傳感器模塊、微處理器模塊、無線發(fā)射模塊三個部分組成[3]，如圖1所示。微處理器模塊和無線發(fā)射模塊集成在一塊板子上，而超聲波傳感器模塊通過接口與微處理器相連，這樣可以通過更換不同的傳感器模塊來應(yīng)用于各種場合。

3.1.1  超聲波傳感器模塊

    由于超聲波指向性強，在介質(zhì)中傳播的距離較遠(yuǎn)，因而超聲波經(jīng)常用于距離的測量，如測距儀和物位測量儀等都可以通過超聲波來實現(xiàn)[4]。利用超聲波檢測往往比較迅速、方便、計算簡單、易于做到實時控制，并且在測量精度方面能達(dá)到工業(yè)實用的要求。為了使汽車能自動避障行走，就必須裝備測距系統(tǒng)，以使其及時獲取距障礙物的距離信息(距離和方向)。本文所介紹的三方向(前、左、右)超聲波測距系統(tǒng)，就是為后臺工作人員了解其前方、左側(cè)和右側(cè)的環(huán)境而提供一個運動距離信息[5]。 

    SL-SRF-25超聲波傳感器，接上電源，可以單獨作為超聲波測距使用，由3位LED數(shù)碼管顯示障礙物距離，3位LED數(shù)碼管采用積木式插裝方式，便于調(diào)試檢查及使用在不同場合。測量范圍10cm-250cm，測距小于100cm時，誤差是1～2cm.，大于100cm時，誤差是4～5cm。SL-SRF-25超聲波傳感器，還可以指定從單片機I/O端口上輸出分段距離檢測信號。

3.1.2  微處理器模塊

    處理器模塊選擇美國加州伯克利大學(xué)的 Mica2 模型節(jié)點。節(jié)點板上提供如下功能：433MHz 中心頻率的無線通信接口，通過編程可以定制多種功能：能夠提供-20db~10db 多種通信功率；能夠在曼徹斯特編碼方式下提供從 0.3kbps~ 38.4kbps 多種傳輸速率；能夠在 433M 附近設(shè)置多種通信頻率，頻率間隔為 76k。它高速和大容量RAM的特性，為處理數(shù)據(jù)包提供了便利。

3.1.3  無線發(fā)射模塊