铁水运输动态监测系统无线通讯网设计

中心站位于生产管制中心，通信天线高度约45m，采用全向高增益天线。5个中断站与中心站间的通信采用高增益定向天线，其天线方向指向中心站。中继站与车辆间的通信采用高增益全向天线。车载设备和转台采用3dB全向天线。

系统无线通信网由中心站、中继站、中转台和车载设备构成，如图1所示。

2 设备选型和设计

2.1 扩频通信机选择

在铁水运输动态监测系统中根据使用方式的不同，使用了AirLink和WIT915两种型号的扩频通信机来组成无线通信网。AirLink通信机用于中心站与中继站通信，WIT915通信机用来完成中继站和移动车辆间的通信。

AIRLINK 19MP是美国CYLINK公司的L波段无线扩频MODEM数传通信机，可工作于点对点和点对多点工作方式，也可作为转发器或hub来应用。其主要技术指标如下：

（1）工作频段：902～928MHz，16个信道可选；

（2）采用直序扩展工作方式，PN序列长度32bit；

（3）调制方式为BPSK（Bi-Phase Shift Keying），数据速率可达38400bps，信道带宽为1.5MHz；

（4）系统增益（不包括天线增益）为130dB。其中，扩频增益为12dB；

（5）发射功率最大为800mW（29dBm），并且可通过拨码开关选择不同的发射功率；

（6）采用时分双工技术（TDD），可以实现全双工通信，视距传输可达50km。

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/