摘要：針對無線傳感器執行器網絡拓撲結構動態變化、通信量大、實時性強及協同工作等特點，同時為降低通信時的信號干擾，設計并實現了一種基于IEEE 802.15.4的雙射頻多信道通信節點。對關鍵的天線電路進行了分析和設計;開發了通信模塊與控制決策中心的USART接口程序和雙通信芯片間的I²C接口程序。

　　引言

　　無線傳感器執行器網絡是一種分布式、多跳、協同工作網絡系統。任務感知節點將檢測到的相關信息通過有效通信，實現信息投遞、共享和處理，然后由控制決策中心進行多維信息融合、決策，最終下達對應指令指示執行裝置完成任務。

　　WSANs通常部署在無基礎通信設施的環境中，各節點往往具有一定的移動性且能量有限，網絡拓撲結構經常變化，同時對數據傳輸的實時性要求較高。這些特點決定了無中心、自組織且支持多跳路由和節點移動的Ad hoc網絡能較好的滿足WSANs的應用需求。

　　然而，傳統單射頻、單信道網絡節點不能很好滿足WSANs大數據量實時通信的要求，這是因為大量節點密集部署且共用同一信道，易導致信道擁塞和干擾，使得信息投遞延遲和丟包增加，傳輸速率下降，網絡可靠性變差。因此有研究者采用多信道通信方式來解決競爭和沖突以提高網絡性能，這種方法的好處有：(1)可減小網絡中數據包的平均傳輸時延;(2)多信道通信允許鄰近范圍內的多個節點采用不同信道通信，能夠有效降低競爭回退和通信干擾;(3)多射頻多信道方式能降低并發任務處理時各任務間的信號干擾;(4)多射頻通信節點提高了信息傳輸容量和信道利用率。

　　基于上述分析，本文設計了一種支持Ad-Hoc組網的，基于IEEE 802.15.4協議的雙射頻、多信道網絡通信節點。

　　節點設計

　　WSANs雙射頻多信道節點的設計框圖如圖1所示，分為控制、決策、執行中心和網絡通信模塊兩大部分。控制、決策、執行中心采用高速DSP芯片作為主控制器，各類傳感器采集的信息傳遞給DSP處理，處理后的信息經過通信接口傳輸給網絡通信模塊，經RF傳輸給其他節點，實現信息的傳遞和共享。節點主控制器DSP對來自自身傳感器或者其它節點的信息進行分析和處理后控制執行器裝置的動作。　　

　　本文主要完成網絡通信模塊設計部分。該部分由處理器1和射頻1構成通信模塊1，處理器2和射頻2組成通信模塊2，由于射頻1和射頻2獨立設計，兩個射頻模塊可工作在相同或不同的頻段或信道上，根據應用系統設計需求，可分別將兩個通信模塊用于不同的目的構建不同的網絡。例如，可令其中一個通信模塊承擔全局組網任務，另外一個通信模塊承擔任務子網的構建，或者將一個通信模塊構建指揮控制網絡，另外一個通信網絡構建數據傳輸網絡，以保證控制指令和數據的實時傳輸。這種靈活的組網方式和工作模式為不同應用系統的構建提供了擴展性很強的基礎平臺。