[发明专利]基于北斗卫星通信的Zigbee无线传感器网关

说明书

技术领域

 本发明涉及无线传感器网络信号测试应用领域，详细地讲是一种基于北斗卫星通信的Zigbee无线传感器网关。

背景技术

众所周知：无线传感器网络是当今在国内外备受关注、涉及多学科、知识高度集成的前沿热点研究领域。无线传感器网络扩展了人们获取信息的能力，不仅能感知检测各种信号，还能获取客观物理信息，在军事国防、工农业控制、城市管理、环境检测、危险区域控制等领域都得到了广泛应用。

建立在IEEE802.15.4上的Zigbee协议是无线传感器网络首选的组网技术之一，大量传感器节点通过Zigbee协议进行自组网，无线传感器网关负责对网络进行各种管理和维护工作。而传统网关接入Zigbee网络节点的有效无线通信距离在100米以内，这使得网关部署位置受到很大限制。少数采用有线方式将Zigbee网络接入互联网，但不适合电缆或光缆铺设困难、不方便监控的区域；多数采用GPRS进行远距离无线数据传输，由于GPRS采用分组交换技术，而分组交换技术不是实时系统，延时不固定，从而导致传输到地面的信息延时较大，且由于GPRS是在GSM基础上发展起来的一种业务，GPRS的使用要依赖于GSM网络，而GSM网络目前在一些边远地区或山区等还没有做到完全覆盖，即时在能覆盖到的区域也大多存在GSM信号受环境影响较大，导致信号不稳定或形成信号盲区而无法提供GPRS服务。特别是当发生地震、洪水等自然灾害时，GSM网络中断，GPRS信号也跟着中断，无线传感器网络也就失去了作用。如何在特殊地区、复杂环境条件下，把本地区各种信号安全、可靠、稳定传送出来就成了急需要解决的问题。

北斗卫星通信系统是我国自主研发的具有完全知识产权的卫星通信系统。该系统信号覆盖范围广，可实现全中国大陆地区、周边沿海及近海地区无盲区通信。北斗卫星通信采用码分多址直接序列扩频通信体制，信号传输抗干扰能力强，且传输误码率低。可广泛应用于水利、气象、交通、电力、林业、海洋、农业、山地等国民经济领域。

发明内容

本发明的目的就在于克服现有无线传感器网络远距离通信能力不足，提供一种利用太阳能供电、通信距离远、通信信号稳定、安装位置不限、组网能力强，基于北斗卫星通信的Zigbee无线传感器网关。

本发明采用如下技术解决方案：一种基于北斗卫星通信的Zigbee无线传感器网关，由MCU模块、北斗定位/报文收发模块、信号检测模块、Zigbee无线通信模块、太阳能电源模块组成，MCU模块是控制核心，分别接收北斗定位/报文收发模块、信号检测模块、Zigbee无线通信模块的信息，信息经过MCU模块处理后再分别发送给北斗定位/报文收发模块、信号检测模块、Zigbee无线通信模块，太阳能电源模块分别给MCU模块、北斗定位/报文收发模块、信号检测模块、Zigbee无线通信模块提供持续稳定的电源。

本发明还可通过如下措施来实现：北斗定位/报文收发模块由通信天线、北斗发射电路、北斗接收电路、定位电路、串口接口电路、DSP处理器组成，DSP处理器是控制核心，接收北斗接收电路和定位电路发来的数据，数据经DSP处理器处理后经北斗发射电路通过通信天线发射出去。

MCU模块由MCU智能芯片ARM10E、万年历时钟电路、自启动晶振电路、数据存储电路、液晶显示电路组成，MCU智能芯片ARM10E是智能控制核心，控制其他电路的正常工作；万年历时钟电路提供准确的工作时间，利用北斗卫星授时功能，通过MCU进行校时；数据存储电路通过MCU实时存储和读取数据；液晶显示电路用来显示万年历时间、控制器纬度和经度位置、电池电量、接收或发送的数据等信息。

Zigbee无线通信模块由核心控制芯片CC2420、电阻、电容、电感组成。

信号检测模块由传感器即插即用接口电路、隔离电路、基准电源电路、模数转换电路、输入输出接口电路组成，隔离电路是传感器即插即用接口电路与模数转换电路之间的连接桥梁；基准电源电路为模数转换电路提供精准的参考电压；输入输出接口电路是信号检测模块与其他电路模块之间的通信桥梁。

太阳能电源模块由太阳能电池板、充/放电电路、反馈电路、蓄电池、输出稳压电路组成，太阳能电池板把太阳能转换成电能，电能充/放电电路处理后，向蓄电池充电，蓄电池电能经稳压电路稳压处理后向其他模块供应电源。