一种无线车辆检测系统用中继器技术方案

一种无线车辆检测系统用中继器，包括低功耗单片机模块、电源管理模块和低功耗无线通信模块；低功耗单片机模块包括MSP430F5438单片机，集成多跳时间同步算法；电源管理模块包括锂亚柱形电池供电模块，太阳能供电模块和充电模块；低功耗无线通信模块包括AT86RF233 2.4GHz IEEE 802.15.4无线电收发器和微带贴片天线，采用Zigbee无线通信协议。本实用新型专利技术实现了超低功耗信号中转，中转能力强，同步性好，使用寿命长，安装便捷，尤其适用于路口交通流量检测信号的远距离传输。

Repeater for wireless vehicle detection system

A repeater for wireless vehicle detection system, including low power MCU module, power management module and low power wireless communication module; low power MCU module includes MSP430F5438 microcontroller, integrated multi hop time synchronization algorithm; power management module includes a cylindrical lithium battery solar power supply module, power supply module and a charging module; low power wireless communication AT86RF233 2.4GHz IEEE module includes 802.15.4 transceiver and microstrip patch antenna, using Zigbee wireless communication protocol. The utility model has the advantages of low power consumption signal transfer, strong transfer capability, good synchronization, long service life and convenient installation, and is especially suitable for the long-distance transmission of the traffic flow detection signals at the intersection.

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及网络互联设备领域，尤其涉及一种用于无线车辆检测系统的中继器。
技术介绍
随着经济的发展，国内机动车辆数量增长迅速，为城市交通带来了严峻的考验。为提高交通运输效率，保障交通安全，缓解交通拥挤，保证城市交通畅通舒适，交通信息基础数据的采集就成了关键环节，检测器采集数据后需传输给接收器，当在较大交通路口且不能实现检测器和接收器直接通信的场合，需要中继器中转信号，负责检测器和接收器之间的信号交换。现有中继器多直接采用220V强电供电或太阳能供电，强电供电需要在路口铺设专门的管道进行走线，路口施工难度大，且在离市区较远的地方不易取电，而太阳能利用效率较低，且各个地区太阳能资源情况不同，有些地区和环境并不适用，尤其是在多雨季节，另外受到树木遮挡后也会影响效果。此外，现有中继器装置整体功耗较高，与上下端设备(如检测器和接收器)的时间同步性还有待进一步提高，不适合路口交通流量检测信号的远距离传输。
技术实现思路
针对现有技术存在的上述缺陷，本技术提供一种无线车辆检测系统用中继器，其可实现超低功耗信号中转，中转能力强，同步性好，使用寿命长，安装便捷。为达到上述目的，本技术采用以下技术方案：一种无线车辆检测系统用中继器，包括低功耗单片机模块、电源管理模块和低功耗无线通信模块；所述低功耗单片机模块包括MSP430F5438单片机，集成多跳时间同步算法，与所述低功耗无线通信模块建立双向联系，管理和协调所述电源管理模块和低功耗无线通信模块的工作；所述电源管理模块包括锂亚柱形电池供电模块，太阳能供电模块和充电模块，为所述低功耗单机片模块和所述低功耗无线通信模块供电，并由所述单片机模块检测电池使用情况；所述锂亚柱形电池供电模块包括三节锂亚柱形电池；所述太阳能供电模块包括太阳能电池组件、太阳能控制器和蓄电池；所述充电模块包括充电接口，与该接口电性连接的充电电路，设置于所述充电电路上的充电电池以及与充电电路电性连接的控制电路；所述低功耗无线通信模块包括AT86RF2332.4GHzIEEE802.15.4无线电收发器和微带贴片天线，采用Zigbee无线通信协议，用于与上下端设备建立双向通信；所述中继器整体具有360°可调球头，频带宽度2400-2483.5MHz。优选地，所述锂亚柱形电池容量为57ah或171ah，工作电压3.7V，功率13mW。优选地，所述天线范围为±60°，所选用的天线为波瓣为120°角的定向天线，即在±60°角度内信号最好，在范围外容易出现连接不上或是数据丢包现象。优选地，所述Zigbee无线通信协议2.4GHz的ISM频段为16信道，每个信道带宽2MHz。优选地，所述AT86RF2332.4GHzIEEE802.15.4无线电收发器的传输速率为250kbps，可降低功耗。优选地，所述AT86RF2332.4GHzIEEE802.15.4无线电收发器支持数据发送时的最大输出功率为4dBm，此时传输距离最远，可满足较大路口需求。优选地，所述中继器支持两级级联。优选地，所述中继器整体具有360°可调球头，以便实现最佳无线信号匹配角度。与传统无线中继器相比，本技术具有如下有益效果：(1)以锂亚柱形电池独立供电为主，匹配双容量电池以满足不同使用年限的需求，同时支持太阳能供电和充电，无需强电，安装便捷，使用方便，施工难度小，成本低，尤其适用于路口交通流量检测信号的远距离传输；(2)单片机集成多跳时间同步算法，大幅减少时间同步误差，可有效保持中继器与其他设备的时间同步性；(3)采用低功耗单片机模块(MSP430F5438单片机)、无线通信模块(AT86RF233)及Zigbee无线通信协议，实现了超低功耗信号中转，保证了通讯稳定性，使用寿命长，电池理论使用寿命可达3年以上，实际使用寿命可达2年以上；(4)中继器整体具有360°可调球头，可实现最佳无线信号匹配角度；(5)PCB采用方形设计，能更好地匹配天线参数，达到最佳状态，中转能力强，与接收器之间的实际通信距离可达300米以上。附图说明图1为本技术无线车辆检测系统用中继器组成和工作原理示意图。具体实施方式下面结合附图，详细说明本技术的一个具体实施例，但不对本技术的权利要求做任何限定。如图1所示，一种无线车辆检测系统用中继器，外形尺寸为11.5cm(L)×7.5cm(W)×16cm(H)，包括低功耗单片机模块、电源管理模块和低功耗无线通信模块，PCB尺寸为85mm*75mm；其中：低功耗单片机模块包括MSP430F5438单片机，集成多跳时间同步算法；电源管理模块包括锂亚柱形电池供电模块，太阳能供电模块和充电模块，为低功耗单机片模块和低功耗无线通信模块供电；电池供电模块包括三节锂亚柱形电池，容量57ah或171ah，工作电压3.7V，功率13mW；太阳能供电模块包括太阳能电池组件、太阳能控制器和蓄电池；充电模块包括充电接口，与该接口电性连接的充电电路，设置于充电电路上的充电电池以及与充电电路电性连接的控制电路，低功耗无线通信模块包括AT86RF2332.4GHzIEEE802.15.4无线电收发器和微带贴片天线，采用Zigbee无线通信协议，频带宽度2400-2483.5MHz，所选用的天线为波瓣为120°角的定向天线，天线范围为±60°，Zigbee无线通信协议2.4GHz的ISM频段为16信道，每个信道带宽2MHz，传输速率为250kbps，最大输出功率为4dBm。以为无线车辆检测系统的接入点系统(AP)和磁感应检测器(GM)提供信息中转功能为例，本技术工作原理如下：车辆通过路口时，磁感应检测器检测到车辆到达和离开的信息并传送给中继器，后者通过无线通信模块接收信息，与单片机模块建立通信；单片机模块采用多跳时间同步算法处理数据，可轮询处理下挂的GM的车辆通过信息及参数配置信息，或转发由AP下发给GM的复位、对时等指令，记录故障信息，管理和协调电源管理模块和无线通信模块的工作；单机片将中转信息(包括交通流信息、故障信息和电池使用情况等)传输给无线通信模块，最后发送至接入点系统，同时转发由接入点系统下发的对时、参数修改、系统升级等指令。整个工作过程由锂亚柱形电池供电，或通过太阳能供电，还可通过充电接口为该中继器充电。该中继器可两级级联使用。测试证明，本技术中继器实现了超低能功耗，电池理论使用寿命可达3年以上，实际使用寿命可达2年以上；与其他设备的时间同步性强，接收灵敏度为-101dBm，与接入点系统之间的实际通信距离可达三百米，能准确、快速、高效地中转信息。可以理解的是，以上关于本技术的具体描述，仅用于说明本技术而并非受限于本技术实施例所描述的技术方案。本领域的普通技术人员应当理解，仍然可以对本技术进行修改或等同替换，以达到相同的技术效果；只要满足使用需要，都在本技术的保护范围之内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种无线车辆检测系统用中继器，其特征在于包括低功耗单片机模块、电源管理模块和低功耗无线通信模块，PCB为方形设计，其中：所述低功耗单片机模块包括MSP430F5438单片机，集成多跳时间同步算法，与所述低功耗无线通信模块建立双向联系，管理和协调所述电源管理模块和低功耗无线通信模块的工作；所述电源管理模块包括锂亚柱形电池供电模块，太阳能供电模块和充电模块，为所述低功耗单机片模块和所述低功耗无线通信模块供电，并由所述单片机模块检测电池使用情况；所述锂亚柱形电池供电模块包括三节锂亚柱形电池，所述锂亚柱形电池容量为57ah或171ah，工作电压3.7V，功率13mW；所述太阳能供电模块包括太阳能电池组件、太阳能控制器和蓄电池；所述充电模块包括充电接口，与该接口电性连接的充电电路，设置于所述充电电路上的充电电池以及与充电电路电性连接的控制电路；所述低功耗无线通信模块包括AT86RF233 2.4GHz IEEE 802.15.4无线电收发器和微带贴片天线，采用Zigbee无线通信协议，用于与上下端设备建立双向通信，频带宽度2400‑2483.5MHz。

【技术特征摘要】
1.一种无线车辆检测系统用中继器，其特征在于包括低功耗单片机模块、电源管理模块和低功耗无线通信模块，PCB为方形设计，其中：所述低功耗单片机模块包括MSP430F5438单片机，集成多跳时间同步算法，与所述低功耗无线通信模块建立双向联系，管理和协调所述电源管理模块和低功耗无线通信模块的工作；所述电源管理模块包括锂亚柱形电池供电模块，太阳能供电模块和充电模块，为所述低功耗单机片模块和所述低功耗无线通信模块供电，并由所述单片机模块检测电池使用情况；所述锂亚柱形电池供电模块包括三节锂亚柱形电池，所述锂亚柱形电池容量为57ah或171ah，工作电压3.7V，功率13mW；所述太阳能供电模块包括太阳能电池组件、太阳能控制器和蓄电池；所述充电模块包括充电接口，与该接口电性连接的充电电路，设置于所述充电电路上的充电电池以及与充电电路电性连接的控制电路；所述低功耗无线通信模块包括AT86RF2332.4GHzIEEE802.15.4无线电收发器和微带贴片天线，采用Zig...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒋琳，张文华，高利芬，
申请(专利权)人：无锡云驰信息技术有限公司，
类型：新型
国别省市：江苏;32