電子裝備健康管理平臺(tái)中RFID與ZigBee混合組網(wǎng)的研究與設(shè)計(jì).pdf

1、上世紀(jì)90年代以來(lái)，隨著電子裝備的精密化、復(fù)雜化和高集成化，相應(yīng)的維護(hù)與保障設(shè)備也進(jìn)一步發(fā)展，傳統(tǒng)的裝備維護(hù)模式已經(jīng)無(wú)法應(yīng)對(duì)現(xiàn)在的需求。新一代的維護(hù)與保障系統(tǒng)要求對(duì)電子裝備的全程狀態(tài)和相關(guān)參數(shù)進(jìn)行監(jiān)控。目前部分電子裝備健康管理平臺(tái)采用RFID(Radio Frequency Identification)射頻識(shí)別系統(tǒng)來(lái)對(duì)被測(cè)裝備進(jìn)行各種健康參數(shù)的采集。當(dāng)RFID閱讀器將相關(guān)數(shù)據(jù)從數(shù)據(jù)采集標(biāo)簽中讀出以后，通過(guò)有線通信的方式發(fā)送回服務(wù)器。這

2、樣的數(shù)據(jù)傳輸方式技術(shù)非常成熟，但是其布局復(fù)雜、難以展開的弊端也越來(lái)越明顯。
　　面對(duì)上述問(wèn)題，如果采用無(wú)線的方式來(lái)替代有線通信，就可以不再受線纜的約束，進(jìn)行靈活的網(wǎng)絡(luò)布局。ZigBee網(wǎng)絡(luò)是目前非常熱門的一種無(wú)線個(gè)域網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)，它具有組網(wǎng)簡(jiǎn)單靈活、功耗低、開發(fā)周期短等優(yōu)勢(shì)，非常適合應(yīng)用在數(shù)據(jù)傳輸并不頻繁以及較難維護(hù)的地方。
　　本文將電子裝備健康管理平臺(tái)的RFID數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)與ZigBee網(wǎng)絡(luò)混合組網(wǎng)以替代傳統(tǒng)的有線通信。

3、首先分析了RFID射頻識(shí)別系統(tǒng)與短距離無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)混合組網(wǎng)的可行性。仔細(xì)研究了ZigBee技術(shù)的特點(diǎn)、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)以及協(xié)議各層的工作機(jī)制。在分析了電子裝備健康管理平臺(tái)的框架之后，設(shè)計(jì)出了ZigBee無(wú)線網(wǎng)絡(luò)與RFID系統(tǒng)混合組網(wǎng)的方案，總結(jié)出RFID與ZigBee混合組網(wǎng)的四個(gè)關(guān)鍵技術(shù)。研究出采用德州儀器的CC2430芯片為主控芯片的設(shè)計(jì)方案，并設(shè)計(jì)出ZigBee-RFID硬件節(jié)點(diǎn)。通過(guò)分析對(duì)比選擇MSSTATE_LRWPAN協(xié)議棧，編寫了

4、ZigBee協(xié)調(diào)器和路由器節(jié)點(diǎn)的下位機(jī)程序，并著重描述了ZigBee-RFID節(jié)點(diǎn)的下位機(jī)程序設(shè)計(jì)，通過(guò)對(duì)應(yīng)用層有限狀態(tài)機(jī)的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)各個(gè)應(yīng)用狀態(tài)的順利切換。在RFID與ZigBee的混合組網(wǎng)能驗(yàn)證和測(cè)試中達(dá)到了理想的性能。最后，通過(guò)一種將一個(gè)全局問(wèn)題分解成一套本地問(wèn)題的方法，得出了一種尋找最大網(wǎng)絡(luò)生存時(shí)間的優(yōu)化算法，仿真驗(yàn)證表明該算法通過(guò)對(duì)超幀的合理設(shè)置可以提高網(wǎng)絡(luò)最大生存時(shí)間。
　　通過(guò)測(cè)試驗(yàn)證和仿真，RFID與ZigBee的混