基于ZigBee技術的紅外人體探測系統測試

最大探測角度測試結果如表4所示。
2．4．2 結果分析
將兩組測試數據進行整理，生成探測靈敏度曲線如圖4所示。由此可以看出，紅外人體探測模塊對快速移動的人體感應靈敏更高。6 m之內是其理想的探測距離，80°圓錐角內是其最佳探測范圍。

2．4．3 改進方法
在實戰應用中，為有效提高人體探測靈敏度，在硬件方面可安裝頻率倍增系數更高的菲涅耳透鏡，優化內部信號放大電路。另外探測模塊還可能會因為某些意外的情況或受環境因素的影響而觸發，從而發生誤報警。為此，應采用多個探測元、多技術復合探測以及智能化的數據分析等方法，提高探測器的性能和功能，降低誤漏報警。實戰部署時，以普通樓房平均層高3 m計算，應裝在門窗入口正前方1 m的天花板上，樓梯拐角的正上方，以保證人體在必經通路上有效觸發紅外信號。
2．5 工作時間測試
2．5．1 測試過程
在城市戰應用中，由于工作的協調器節點只有一個，考慮到其數據收發量大，可事先為其配備高容量電池，甚至配有備用電源，因此ZigBee網絡生存時間主要由終端節點確定。在室內環境下，使用兩節普通7號堿性電池為終端節點供電，休眠狀態以無法喚醒為判斷依據，工作狀態以協調器接收不到信號為判斷依據。經測試，終端節點在純休眠狀態耗電量極小，休眠6個月后仍可正常喚醒；在定時5 s間隔休眠狀態下，可持續工作35天以上；在信號持續發送狀態下，可持續工作10天以上。
2．5．2 結果分析
因紅外傳感器工作狀態下，最大功耗小于0．000 05 W，遠遠小于ZigBee終端節點模塊功耗，可忽略。設電池容量為Qb節點工作電流為Iw，每次節點工作時長為tw，節點休眠時電流為Is，每次休眠時長為ts。則，預測最大工作天數Td為：

將從CC2430數據手冊和實際測量得到的電壓、電流數據代入公式整理得：

根據式(5)，如使用容量為1 000 mAh電池供電，電壓3V，休眠時長為5 s，計算最長工作天數為55．41天。比測試結果長20天左右。分析原因，主要是因普通堿性電池電脈沖放電反應較快，電壓線性下降，外圍電路存在電量損耗等原因造成。
2．5．3 改進方法
從式(4)可以看出電池容量Qb，節點工作電流Iw，每次節點工作時長tw，節點休眠時電流Is，每次休眠時長ts均可決定工作天數的長短。因此，城市戰應用中延長終端節點壽命的方法主要有：使用大容量電池(最好是電壓穩定性高的鋰電池)、增加休眠時長、減少電流消耗，減小工作時間。另外還可考慮對終端節點進行加固，避免直接暴露在惡劣環境中，減少自然因素造成的電量損耗。在其他條件基木確定的情況下，最便捷的方式就是增加休眠間隔時間。
2．6 信號穿透測試
由于探測系統主要在城市建筑物使用，信號穿透只考慮建主要結構的影響。經測試在電池供電狀態下，ZigBee信號可以分別穿透1堵鋼筋混凝土墻、2堵磚墻、2扇5 cm厚的實木門、3層中空玻璃、2 cm厚的鋼板。從理論上分析波長越短穿透力越強，雖然2．4GHz微波信號穿透力很強，但易受發射功率和傳輸介質吸收的影響。數據表明ZigBee信號衰減率與傳輸介質的密度基本成正比，在空氣中衰減率最低。因此實際應用中可在建筑物門窗入口、通道拐角處設置路由節點，盡可能地減少信號穿透墻體、門窗的概率。

3 結束語
測試表明基于ZigBee技術的紅外人體探測系統穩定性高，探測距離和角度適中，ZigBee無線傳感器網絡具有低功耗、抗干擾、易部署等特點，節點組網速度快、容錯能力強，特別適合城市戰中低速率、長時間、大范圍的無線監控應用。通過增大發射功率、使用穩定鋰電池、縮小探測距離及角度、部署在關鍵點、增加關鍵點路由等改進方法。可進一步提高系統實戰穩定性。