鐵水運輸動態監測系統無線通訊網設計

WIT915是美國DIGTAL WIRELESS公司的擴頻通信收發機。WIT915采用組合擴頻技術，能夠抗噪聲和多徑衰落，并且同時支持CSMA通信協議和點對點的通信。WIT915擴頻通信機的低功耗和小體積很適用于車載臺使用。其技術指標如下：

（1）工作頻段：903～907MHz，21個信道，具有自動尋找干凈信道的能力；

（2）4級可調發射功率，從1mW～1W，最大功率要求符合美國FCC標準，并且功率可自適應調整；

（3）全雙工數據速率可達19200bps，半雙工數據速率可達51200bps；

（4）射頻帶寬：700kHz，信道間隔1.2MHz；

（5）采用0dB天線，在視距情況下，傳數距離可達1.8km；

（6）在半雙工情況下，數據收發轉換時間小于0.5ms。

2.2 通信控制器設計

在無線通信數傳網設計中，通信控制器的設計十分重要。因為對擴頻通信機的控制以及無線通信網通信協議的執行都要通過通信控制器來實現。在鐵水運輸動態監測系統中，采用PC/104作為通信控制器，相對于采用單片機作為內核的通信控制器來說，能夠減少產品的開發費用，降低開發風險，縮短開發周期，提高產品的性能。PC/104具有超小尺寸（90mm×96mm），較低的功耗（典型為1～2W/模塊），獨有的棧接總線消除了底板與插座的成本和空間。PC/104的CPU系列產品為嵌入應用提供了高集成化的模塊，并且與IBM PC/AT休系兼容，在PC上調試好的程序可以直接移植到PC/104使用。

選用的PC/104 CPU模塊為CoreModule CM/486-2。CM/486模塊提供了PC/AT母板的全部功能和一線附加卡的功能，該模塊具有CP/AT和MS-DOS全兼容的標準硬件和軟件資源。其主要指標如下：

（1）CPU為CX486SLC-2，50MHz內部時鐘頻率；

（2）在板內存可選為2M、4M或16M字節；

（3）7個DMA通道（相當于8237）；

（4）15個中斷通道（相當于8259）；

（5）三個可編程計數/定時器；

（6）16位擴展總線；

（7）和PC完全兼容的兩個串行口和一個并行口；

（8）帶有可啟動系統的固態盤；

（9）帶有PC所不具有的看門狗定時器。

2.3 通信控制器和擴頻通信機的連接關系

擴頻通信機AirLink和WIT915的外部數據控制接口是與PC兼容的異步串行RS-232接口。因此，由PC/104構成的通信控制器與擴頻通信機AirLink和WIT915的硬件連接非常簡單和方便，只需將擴頻通信機的外部數據控制接口直接連到PC/104的串行口即可，由在PC/104中運行的軟件控制擴頻通信機的數據收發即可。

圖2、3所示為通信控制器和擴頻通信機的兩種連接方式。其中圖2為中繼站的連接方式，圖2為移動車輛的連接方式。

3 無線通信方式的設計與實現

3.1 中繼站與中心站

中心站的AirLink擴頻通信機與各個中繼站的AirLink擴頻通信機間構成一種星型網絡通信模式。中心站的AirLink擴頻通信機設置為主模式。中繼站的AirLink擴頻通信機設置為從模式，采用半雙工的通信模式，由中心站的通信控制器采用輪詢的方式控制AirLink擴頻通信機和各個繼站進行數據傳輸交換。中心站分別從各個中斷站采集各中繼站收到的車輛信息，然后按一定間隔向所有中繼站廣播車輛DGPS定位所需要的差分數據。各個中斷站設置有不同代號。各中繼站通信控制器收到中心站發出的信息后，首先判斷是否是中心站取車輛信息。若是，再判斷中心站所發出的站代號是否與事先設定的本站代號一致；若一致，則將中斷站收到的車輛位置數據發送到中心站；若不一致則不進行處理。若中斷站通信控制器判斷中心站發出的是廣播差分數據，則將此數據通過WIT915擴頻通信機轉發到車載設備。因為各中繼站和中心站的AirLink擴頻通信機接收電平已調到AirLink擴頻通信機手冊所需求的能夠以10 -8誤碼率傳輸數據的電平，因此，中心站和中繼站采用簡單的ARQ方式和CRC校驗就可保證數據的可靠傳輸和交換。