В данном
курсовом проекте требуется разработать систему беспроводного сбора информации с
подвижных объектов с целью фиксации факта их прохождения через контрольные
точки.Терминалы сбора данных должны
располагаться вдоль трассы следования абонентов и обеспечивать получение
информация с радиомаяков, которые крепятся непосредственно на объекты
исследования. Данные о прошедших контрольную точку объектах должны поступать в
центр сбора информации. Так же есть необходимость обеспечить сбор
дополнительных телеметрических сведений. Основные требования, выдвигаемые
системе, это минимально возможная мощность излучения мобильных терминалов,
одновременное обслуживание нескольких подвижных объектов и минимальный диапазон
используемых частот. Так же в качестве исходных данных есть радиус зоны
действия радиомаяка, равный 70 метрам.
Особенность
данной системы состоит в том, что сети необходимо обслуживать одновременно несколько
быстродвижущихся объектов.
В качестве примера
обстановки, в которой может функционировать данная сеть, я хочу рассмотреть
трассу для соревнований по конному спортупо дисциплине «дистанционные пробеги». На Олимпийском уровне такая
трасса представляет собой сильнопересеченную местность, протяженностью от
старта до финиша 160 км. Часто такие маршруты делают замкнутыми в одно большое
кольцо, по которому участники проходят несколько раз. В процессе прохождения
трассы необходимо вести наблюдение за состоянием лошадей. Ветеринарному
контролю должны подвергаются пульс, дыхание лошади, а так же скорость движения
по трассе. Эту информацию отнесем к
дополнительным телеметрическим данным. Радиомаяк будет закреплен на амуниции
лошади и в контрольных точках передавать необходимые сведения. Контрольные точки
могут быть расположены, например, через каждые
10 км. Участники пробега проходят через эту точку не одновременно, но, в то же
время, лишь с небольшой задержкой относительно друг друга, поэтому целесообразно дождаться, пока каждая из
лошадей пройдет этот отрезок пути, а затем передавать в центр сбора информации
необходимые данные. Соответственно, в каждой контрольной точке должен
находиться узел-концентратор данных. Так как радиомаяк это обычный
приемо-передатчик, он «не знает» в какой момент нужно передать информацию,
значит узлы, находящиеся в контрольных точках должны в определенное время
проводить опрос радиомаяков. Для регулирования работы этих узлов необходим
контроллер, который в своем составе так же будет иметь базу данных, куда будет
записана принятая телеметрическая информация. Между каждым узлом-концентратором
и датчиками существует соединение типа «звезда». В итоге, обобщенная
функциональная схема сети будет выглядеть следующим образом:
Рисунок 1.
Обобщенная функциональная схема сети.
Так как
возможности питать радиомаяк от сети нет, а аккумуляторные батареи должны быть
как можно меньшего размера и веса, большую часть пути маяк должен находиться в
пассивном режиме, «спать» и включаться только для передачи данных в контрольных
точках, когда узел-концентратор передал запрос. Так как радиус зоны действия
радиомаяка всего 70 метров, нужен механизм, который бы регулировал время начала
опроса каждым конкретным узлом. Мне представляется рациональным следующий принцип
работы. Лошади стартуют и через
некоторое время включается первый узел-накопитель. Опрос ведется с определенным
интервалом. После того, как опрошены все участники, и информация отправилась
дальше в центр сбора данных, этот узел больше не нужен. Контролер узлов дает
команду на отключение концентратора, с которого только что была принята
информация, а следующему узлу команду «начать опрос», включается в работу
второй узел, и далее по трассе механизм повторяется. Частота опроса должна быть
довольно высокой, так как 140 метров это небольшое расстояние относительно
скорости движения лошадей.
По техническому заданию требуется использовать
минимально возможный диапазон частот, в то же время нужно обеспечить разделение
каналов для каждого датчика, так как информация с них может приходить одновременно.
Для решения этой задачи используем кодовое разделение каналов (CDMA). Так же
необходимо предусмотреть возможность повторить передачу потерянного или
неправильно принятого пакета. Для этого
можно использовать запрос с возвратом или запрос с остановками, так как по
каналу передаются данные, а не речь, что позволяет перезапросить потерянный
пакет еще раз. Если информация принята верно, узел-накопитель должен передать
соответствующий флаг-подтверждение
датчику, который после его получения может снова уходить в «сон» до
следующей контрольной точки.
Приведу далее
упрощенный алгоритм работы системы:
·Датчики
сбора телеметрической информации прикреплены к объекту и находятся в режиме
«сон».
·Узел-концентратор,
находящийся на каждой контрольной точке, посылает запрос подвижным терминалам
на передачу собранной ими информации. Как только датчик попадает в зону
действия узла-концентратора, начинается передача данных.
·Узел-концентратор
собирает данные со всех мобильных терминалов. Если пакеты приняты верно, в
ответ отправляется флагуспешной
передачи и датчики уходят в «сон»
·Далее
информация обрабатывается и посылается на контроллер узлов-концентраторов.
·Если
пакеты приняты верно, контроллер отправляет на узел-концентратор флаг успешной
передачи и команду отключиться. Узел очищает регистры своей базы данных и
«замолкает».
·На
следующий по пути следования узел-концентратор контроллер отправляет команду
«начать опрос».
·Далее
сценарий повторяется.
Таким
образом, упрощенная схема информационных связей сети будет выглядеть следующим
образом:
Рисунок
2. Информационные связи сети