铁水运输动态监测系统无线通讯网设计

WIT915是美国DIGTAL WIRELESS公司的扩频通信收发机。WIT915采用组合扩频技术，能够抗噪声和多径衰落，并且同时支持CSMA通信协议和点对点的通信。WIT915扩频通信机的低功耗和小体积很适用于车载台使用。其技术指标如下：

（1）工作频段：903～907MHz，21个信道，具有自动寻找干净信道的能力；

（2）4级可调发射功率，从1mW～1W，最大功率要求符合美国FCC标准，并且功率可自适应调整；

（3）全双工数据速率可达19200bps，半双工数据速率可达51200bps；

（4）射频带宽：700kHz，信道间隔1.2MHz；

（5）采用0dB天线，在视距情况下，传数距离可达1.8km；

（6）在半双工情况下，数据收发转换时间小于0.5ms。

2.2 通信控制器设计

在无线通信数传网设计中，通信控制器的设计十分重要。因为对扩频通信机的控制以及无线通信网通信协议的执行都要通过通信控制器来实现。在铁水运输动态监测系统中，采用PC/104作为通信控制器，相对于采用单片机作为内核的通信控制器来说，能够减少产品的开发费用，降低开发风险，缩短开发周期，提高产品的性能。PC/104具有超小尺寸（90mm×96mm），较低的功耗（典型为1～2W/模块），独有的栈接总线消除了底板与插座的成本和空间。PC/104的CPU系列产品为嵌入应用提供了高集成化的模块，并且与IBM PC/AT休系兼容，在PC上调试好的程序可以直接移植到PC/104使用。

选用的PC/104 CPU模块为CoreModule CM/486-2。CM/486模块提供了PC/AT母板的全部功能和一线附加卡的功能，该模块具有CP/AT和MS-DOS全兼容的标准硬件和软件资源。其主要指标如下：

（1）CPU为CX486SLC-2，50MHz内部时钟频率；

（2）在板内存可选为2M、4M或16M字节；

（3）7个DMA通道（相当于8237）；

（4）15个中断通道（相当于8259）；

（5）三个可编程计数/定时器；

（6）16位扩展总线；

（7）和PC完全兼容的两个串行口和一个并行口；

（8）带有可启动系统的固态盘；

（9）带有PC所不具有的看门狗定时器。

2.3 通信控制器和扩频通信机的连接关系

扩频通信机AirLink和WIT915的外部数据控制接口是与PC兼容的异步串行RS-232接口。因此，由PC/104构成的通信控制器与扩频通信机AirLink和WIT915的硬件连接非常简单和方便，只需将扩频通信机的外部数据控制接口直接连到PC/104的串行口即可，由在PC/104中运行的软件控制扩频通信机的数据收发即可。

图2、3所示为通信控制器和扩频通信机的两种连接方式。其中图2为中继站的连接方式，图2为移动车辆的连接方式。

3 无线通信方式的设计与实现

3.1 中继站与中心站

中心站的AirLink扩频通信机与各个中继站的AirLink扩频通信机间构成一种星型网络通信模式。中心站的AirLink扩频通信机设置为主模式。中继站的AirLink扩频通信机设置为从模式，采用半双工的通信模式，由中心站的通信控制器采用轮询的方式控制AirLink扩频通信机和各个继站进行数据传输交换。中心站分别从各个中断站采集各中继站收到的车辆信息，然后按一定间隔向所有中继站广播车辆DGPS定位所需要的差分数据。各个中断站设置有不同代号。各中继站通信控制器收到中心站发出的信息后，首先判断是否是中心站取车辆信息。若是，再判断中心站所发出的站代号是否与事先设定的本站代号一致；若一致，则将中断站收到的车辆位置数据发送到中心站；若不一致则不进行处理。若中断站通信控制器判断中心站发出的是广播差分数据，则将此数据通过WIT915扩频通信机转发到车载设备。因为各中继站和中心站的AirLink扩频通信机接收电平已调到AirLink扩频通信机手册所需求的能够以10 -8误码率传输数据的电平，因此，中心站和中继站采用简单的ARQ方式和CRC校验就可保证数据的可靠传输和交换。