无线通信控制

2024-07-09

无线通信控制(精选十篇)

无线通信控制 篇1

在大型户外音乐灯光控制中,远距离D M X信号传输是关键问题之一。传统的有线传输方式存在着布线困难、信号线损过大等缺点,一般在通信距离较短的情况下采用。在无线传输方式中,主要有两大类,一类是基于第三方网络的构建的,如G S M、无线以太网等;另一类是直接通信的无线D M X专用控制器[4,5]。虽然第一种方式不受传输距离的限制,在信号传输可靠性方面也占有优势,但存在着较大的网络时延,很难达到实时控制的效果;第二种方式具有较高的实时性,但由于DMX512是单向传输协议,其传输速率为250kbps,对于传输距离大于2km的远距离无线传输来说,其信号传输可靠性不高。为解决以上矛盾,本文设计了一种基于无线网络的音乐灯光控制系统,保证了信号传输的实时性和可靠性,实现了远距离音乐灯光表演的控制。

2 控制系统结构

2.1 DMX512协议介绍

DMX512最先是由USITT(美国剧场技术协会)提出,意为数字多路复用协议[1],目前广泛应用于灯光控制系统,作为数字灯光数据传输协议,它要求在链路里的每一个受控单元都要支持这个协议,才能实现控制。D M X是以R S 4 8 5*串行接口为基础,传输速率为250kbps,最大回路控制为512路。DMX512协议简单适用,只要符合标准的灯光控制台、调关器、电脑灯等都可以接入组成演出系统[6]。

2.2 控制系统结构分析

本文所设计的控制系统采用主从控制方式,其控制系统结构图如图1所示。

主控设备集音乐灯光辅助设计系统与控制系统于一体,负责音乐灯光表演节目的制作,以及通过无线数据传输设备对现场控制终端进行控制。控制终端的功能是将接收到的控制信息转化为D M X信号,对D M X灯具进行控制。本系统有如下特点:第一,将地理位置分布较广的灯具分为若干控制区域,每个区域配置一台无线传输设备和控制终端,区域内部采用有线方式传输,这样可以大大减少D M X信号传输时产生的线损[2];第二,无线设备并不直接传输250kbps的DMX信号,而是以19.2kbps的速率传输控制信息,误码率低;第三,在表演之前,采用本文3.2节的方式,先将编制好的节目压缩,并通过无线设备传送至控制终端存储,而不是在表演过程中传输,以保证表演信息的正确可靠,在表演时,只发送少量控制信息,控制终端根据控制信息调用存储器中的节目对灯具进行控制,具有较高的实时性。

3 无线控制的实现

3.1 数据帧格式

本文以无线数传电台作为数据传输设备,其物理接口为RS232C,采用半双工模式通讯。针对本系统的特点,本文提出了一种具有滑动窗口的停止等待协议,用于可靠传输数据量较大的表演方案信息,以及采用冗余实时控制方式发送控制命令。其自定义数据帧格式如图2所示:

帧头用于标识数据帧的开始;从站点地址范围为1-254,主站地址为255,地址0表示主站以广播方式向所有从站发送信息;数据类型主要分为两大类,一类是必须保证传输可靠的数据,此类数据帧在传送过程中一旦发生差错,必须重传,如文件数据帧,另一类是必须保证实时性的数据,如命令数据帧;数据长度是指数据部分的长度,长度可变,其中表演方案数据较长,而控制信息数据部分长度在10字节;本文采用CRC检验码进行差错控制。

3.2 具有滑动窗口的停止等待协议

停止等待(stop-and-wait)协议是最简单但也是最基本的数据链路层协议[3],适用于在单工模式下进行点对多点通信,本文在保证传输可靠性的基础上,为加快传输速率,设计了一种具有滑动窗口的停止等待协议,图3说明了在该协议下数据传输过程中的不同情况。

传统的停止等待协议每次发送一个数据帧,然后等待回应,具有滑动窗口的停止等待协议每次发送多个数据帧,然后再发送一个请求回应帧,再等待回应。每次发送的数据帧数目可以根据网络状态自动进行调整,这样可以大大提高传送速率。具有滑动窗口的停止等待协议算法如下:

(1)主机向从机连续发送n帧数据和一个<请求回复帧>,发送完毕后启动超时定时器,等待回应;

(2)从机判断接收到的数据是否为本站点,如不是,则丢弃;如是,则将数据存入缓存,并判断接收数据的正确性和数据帧数目,存储正确信息,丢弃错误信息;之后向主机反馈<传输信息>;

(3)主机接收到从机反馈的<传输正确>信息,则转(4);若接收到<传输错误>信息,则重传错误帧和丢失帧(若连续出现m次错误,则减小n值);若在定时时间内未收到反馈信息,则转(1)(n帧数据全部重传);

(4)发送下一个n帧数据转(1),(若连续k次发送正确,则增大n值)直到发送完毕。

3.3 冗余实时控制

具有滑动窗口的停止等待协议适用于传输表演方案信息,这类信息在表演之前传输,但要求可靠。对于表演时传输的命令信息,信息量少,但要求较高的实时。在发送此类信息时,采用的方法是:

(1)主机连续发送两次相同的命令数据帧,并标记前后次序,其时隙间隔固定为t,以广播方式发送;

(2)若从机收到前帧,则延时t再处理,后帧丢弃;若只收到后帧,立即处理。

(3)在表演时,若从机没有收到上述两个命令帧,则从机表演时间从接收到同步数据帧开始,也不会影响表演的同步性。

由于在发送数据时t值选取很小,采用冗余发送方式即保证了控制的实时性,而且又提高了传输可靠性。

3.4 运行数据分析

本项目中站点分布在长江两岸,从站与主站之间的距离估计在1.5-2.5km,下表是秋冬季节19:00-22:00通讯数据的统计值。

从表1数据可以看出,具有滑动窗口的停止等待协议保证了数据传输的可靠性,而且速度较传统的停止等待协议快。在实际使用的系统中,表演方案文件大小在100KB左右,每套方案只传输一次,传输较为频繁的是控制信息,如表演控制、从站管理等,其中只有表演控制中的<开始>、<停止>、<暂停>、<上一首>、<上一首>采用冗余实时控制。从方案实施以来的半年运行时间里,取得了很好的表演效果。

注:传输数据帧大小为110字节。

4 结束语

本系统提出了一种用于无线音乐灯光控制的新方法,将控制系统分为两级,减少了灯光表演时无线网络的数据传输量,控制实时可靠,系统成功应用于重庆朝天门<朝天扬帆大型音乐灯光表演>项目,实现了远距离音乐灯光表演的控制,取得了很好的控制效果。

参考文献

[1]高玄,王玉岭.电视台灯光控制系统的网络化改造[J].演艺设备与科技,2007,1(1):17-21.

[2]LOPEZ C.DMX512 Controller for High Bright-ness RGB LED Matrix[J].IEEE International Symposium on Industrial,2007,(6):3025-3029

[3]谢希仁.计算机网络教程[M].北京:人民邮电出版社,2002,5.

[4]彭泽巍.GSM技术在无线DMX512传输系统中的应用[J].演艺设备与科技,2006,2(2):8-9.

[5]谢艳生.基于TCP/IP&DMX512协议的LED装饰照明系统[J].照明工程学报,2005,12(4):54-56.

无线通信控制 篇2

1系统主要硬件电路设计

1.1HT6221键盘编码电路

不同的按键表示上升、下降、前进、后退、停车、左转、右转等控制信号,按键通过HT6221编码芯片编码后,OUT1输出38kHz的编码信号,通过507kHz中波调制后,经过功率放大、阻抗匹配,最后由L型天线输出。为了提高天线的辐射效率,L型天线与地面平行的部分采用20cm宽的铜板。HT6221键盘编码电路原理图如图3所示。

1.2频率调制与发射电路

MAX038是高频精密函数信号发生器,具有频率高、精度好等优点,广泛用于设计锁相环、压控振荡器、频率合成器、脉宽调制器等电路,本系统采用MAX038产生507kHz基波信号,频率调制IN1输入的38kHz编码信号(图3所示OUT1)后,输出给功率放大电路。陆基控制平台的功率放大电路采用TI公司的OPA561芯片,OPA561是典型的电流型运放,满功率状态下有1MHz的带宽增益,具有外围电路简单、安装调试方便等优点。频率调制与功率放大电路如图4所示。

1.3电磁波接收与解调电路

水下航模的电磁波接收电路采用CD9088专用集成芯片。CD9088广泛用于设计调频收音机,具有从天线接收到鉴频级输出的全部功能,还具有搜索调谐、信号检测、静噪以及频率锁定环(FLL)等功能。CD9088输出的信号经过电容耦合后输出给功放电路TDA2822,经过放大后的输出信号采用TLC372电压比较器进行比较,输出端(图5OUT―MCU)接水下航模的控制核心MSP430单片机。电磁波接收电路的原理图如图5所示。

1.4红外光波发射、接收电路

红外光波发射电路采用TSAL6200红外发射器,红外发射端的协议为自定义协议,载波频率为38kHz的方波;红外光波接收电路采用TSOP138红外接收器,TSOP138有接收红外信号、内置信号放大、滤波、检波输出等功能。红外解调后的信号经过单片机处理,即可恢复出原编码信号。红外光波发射、接收电路原理如图6所示。

1.5直流电机驱动电路

直流电机采用L298N驱动芯片,通过MSP430单片机改变L298N芯片控制端的输入电平,实现电机正反转控制;通过MSP430单片机产生PWM波信号,调整直流电机的转速。为了减小由于电机在启停过程中产生的感应电动势对单片机I/O口的影响,采用光电耦合器将控制部分与电机驱动部分隔离开来,可减少电机驱动电路对单片机的干扰。直流电机驱动电路如图7所示。

2系统软件设计

2.1编码与解码程序设计

中波通信的编解码过程以及通信协议是本系统程序设计的关键[13]。中波编码采用HT6221编码协议,该协议由一位起始码、16位地址码、16位数据码组成。其中16位地址码包括8个连续的“0”和8个连续的“1”,16位数据码由8位数据原码和8位数据反码构成。起始码中的“0”和“1”分别用9ms的低电平和4。5ms的高电平表示,用0。56ms的低电平和0。56ms的高电平表示数据码中的“0”,用0。56ms的低电平和1。68ms的高电平表示数据码中的“1”。对应的.解码方式为:当单片机检测到起始码并读到连续的8个“0”和8个“1”后,随后接收的16位码便为数据码。红外通信的编解码方式参考了HT6221编码协议。该通信协议也是由起始码、16位数据码和结束码组成。其中16位数据码包括8位数据原码和8位数据反码。起始码中的“0”和“1”分别用9ms的低电平和4。5ms的高电平表示;数据码中的“0”采用0。56ms的低电平和0。56ms的高电平表示,“1”采用0。56ms的低电平和1。68ms的高电平表示;结束码采用4。5ms低电平表示。解码方式与中波通信过程相同。

2.2系统软件设计流程图

陆基控制平台没有微处理器,简化了系统的程序设计。水下航模采用MSP430单片机为控制核心,主要负责检测来自陆基控制平台的无线电波的解码信号,根据译码指令控制红外光波发射电路和状态指示电路,水下航模子系统流程图如图8(a)所示。水面传动单元同样采用MSP430超低功耗单片机检测红外光波接收电路的解码信号,根据解码指令控制直流电机驱动电路,完成牵引水下航模的升降和位移测量功能,并将当前的工作状态通过LCD显示,水面传动单元控制流程图如图8(b)所示[14]。

3系统测试与分析

3.1水下航模运行时间测试与分析

当L型天线的水平部分与水面距离为2m时,设定快速上升时间为3s,快速下降时间为4s,慢速上升时间为6s,慢速下降时间为8s,分五次测量的结果见表1。从表1可以看出,快速升降的时间最大误差为5%,而慢速升降的时间最大误差为10。6%,主要原因是水下航模在下降过程中受到向上的浮力作用而存在摆动,影响观察者判断其停止的准备位置。

3.2天线高度对电磁波通信的影响

水下航模离水面的距离为0。5m,天线距水面的距离变化范围为2~10m,通过陆基控制平台设定状态和水下航模指示灯状态的对应关系测试无线通讯建立是否有效,规定L1亮表示前进,L2亮表示倒退,L3亮表示停车,L4亮表示左转弯,L5亮表示右转弯。具体测试结果见表2。从表2可以看出,当天线高度为10m时,系统的指示运行状态与陆基控制平台设定的状态仍然一致,综合测试系统通信的误码率小于2%,说明在此范围内,天线与水下航模的垂直距离对无线电波的传输效率影响甚微。由于条件所限没有进行天线高度与通信建立有效性的完整实验,但是从理论分析可知,电磁波信号在水和空气的界面处存在剧烈的反射效应,在水中传播时也有比较强的衰减,因此,当天线离水面的距离足够远时,无线电波通信将失效。

3.3设定速度与实际速度对比情况

本系统所使用的电机在最大转速情况下提供给悬索的线速度为15cm/s,考虑到水下航模的重量对电机转速的影响,本系统结合光电门的实测速度,采用PID算法控制电机转速,表3给出了10组测定数据,水面传动单元带动水下航模升降的实际速度可以通过液晶显示屏观察。从表3可以看出,系统存在一定的测量误差,但是3次实际测量速度的平均值与设定值非常接近。

4结语

有效控制无线网络 篇3

隐藏无线网络

大家知道,简单地刷新系统网络连接列表,就能轻易地搜到附近的无线信号,如果忘记进行无线加密,那么无线网络就会一连即上,显然这是十分安全的。为了保护无线网络的运行安全,我们必须学会隐藏无线网络,让外人无法利用自己的无线网络。

隐藏本地计算机

要隐藏无线网络,可以先在无线网络中隐藏好自己的计算机系统。在无线网络中隐藏本地计算机时,可以采用很多方法来实现,比方说,依次单击“开始”I“运行”命令,在弹出的系统运行对话框中,输入“cmd”命令,单击回车键后,切换到DOS命令提示符界面,在该界面中输入字符串命令“netconfig server/hidden:yes”,按回车键后,返回如图1所示的结果信息,就能隐藏本地系统了。当然,也可以依次单击“开始”、“控制面板”命令,逐一点击“网络和共享中心”I“更改适配设置器”按钮,切换到网络连接列表窗口,用鼠标右键单击目标无线网络图标,执行右键菜单中的“属性”命令,弹出无线网络连接属性窗口,将“Microsoft网络的文件和打印机共享”选项取消选中,这样其他用户就无法通过网上邻居找到本地计算机系统了。

为了预防本地系统的IP地址对外泄密,我们不妨将无线网络的防火墙功能启用起来,之后切换到防火墙属性对话框的“高级”标签页面,在其中设置好ICMP参数,禁止所有传入请求和传出请求,如此一来恶意用户就不能用ping命令来测试本地系统是否接入无线网络了。

在安装了Windows XP的计算机系统中,无线网络会被Windows系统自动管理,其实只有用户在访问无线网络资源时,才需要进行无线网络连接,因此在平时完全可以将“用Windows配置我的无线网络设置”功能停用,这样既能增强无线网络的安全,又能节省系统资源。当然,也可以切换到无线网络的高级属性对话框,关闭“自动连接到非首选的网络”选项功能,如此一来Windows系统将不会自动连接到以前没有发现到的无线网络。

对于Windows Vista系统来说,还要特别留心新增加的网络发现功能,该功能容易使本地计算机系统在无线网络中被恶意用户发现,并尝试通过该功能接入本地网络。在公共场合下,网络发现功能其实是无线网络的一个潜在安全威胁,为了保证本地计算机系统不被他人轻易发现,我们应该关闭网络发现功能。在关闭本地系统无线网络发现功能时,可以依次单击“开始”I“控制面板”命令,在弹出的系统控制面板窗口中,双击“网络和共享中心”图标,在其后界面中单击网络发现功能位置处的下拉按钮,展开对应的参数设置区域,选中“关闭网络发:现”选项,再按“应用”按钮保存设置操作即可。

隐藏无线路由器

学会隐藏本地系统后,也要学会隐藏无线路由器,避免无线网络被人随意搜索到。隐藏无线路由器最有效的方法就是关闭SSID广播功能,因为这项功能会将无线路由器创建的无线网络直接暴露在普通用户面前,这项功能虽然便于用户连接无线网络,但是便于黑客进行非法接入,所以在安全性要求较高的场合,一定要禁止SSID广播功能。一旦禁用了这项功能后,其他计算机系统就不能像平常一样搜索发现无线路由器所创建的对应网络了,要访问无线网络,就只能手工添加网络并配置好特定的SSID名称。

为了实现更好的隐藏效果,我们还应该停止无线路由器自带。的DHCP服务,同时调整LAN端口缺省的IP地址,避免恶意用户通过NetStumber等专业工具搜索到隐藏的无线网络后,可以轻易进行无线网络连接。这是因为无线网络的SSID一旦被恶意用户窃取,他们还需要配置与无线路由器同子网的IP地址,否则还是不能连接到无线路由器的,这也是TCP/IP网络连接正常的先决条件。

隐藏无线网卡

一旦插入USB口的无线网卡,计算机系统任务栏右下角处的设备列表中会出现对应设备的控制图标,这虽然可以方便控制无线网卡,但是用户不经意的鼠标点击操作,能将无线网卡意外删除掉,从而影响无线网络连接稳定性。

为了防止无线网卡被错误删除,影响无线连接稳定性,我们有必要让无线网卡设备隐藏起来,让用户从任务栏中点击不到无线网卡。仅仅通过Windows系统自身的“力量”,还不能让无线网卡设备从系统托盘区域处消失;但是,如果从Internet网络中找到zentimo xstoragemanager这款外力工具,可以很方便地将无线网卡隐藏起来,具体操作方法为:首先将zentimoxstorage manager程序下载保存到本地系统,按正确方法安装运行它,运行成功后用鼠标右击托盘区域处的对应程序图标,从弹出的列表中选择目标无线网卡设备,再从“Menu”菜单中点选“Hide device from the traymenu”选项,这样无线网卡设备就能从任务栏区域的设备列表中消失了。

停用AD HOC模式

如果无线网卡工作于ADHOC模式时,恶意用户很容易通过该模式连接访问本地无线网络,从而给无线网络带来安全威胁。所以,为了保护本地网络的安全,我们应该关闭无线网卡的AD HOC模式。比方说,在WindoWS XP系统中,要停用无线网卡设备的ADHOC模式时,可以按照如下步骤来操作:

首先用鼠标右击系统任务栏右下方的无线连接图标,执行右键菜单中的“状态”命令,切换到无线网络的状态显示框,点击其中的“属性”按钮,弹出对应网络连接的属性对话框;

其次选择“无线网络配置”标签,打开如图2所示的标签设置页面,在这里将当前正在使用的无线网络连接选中,同时按下“属性”按钮,在其后出现的属性框中选择“关联”标签,进入关联标签设置页面,将该页面底部的“这是一个计算机到计算机网络,没有使用无线访问接入点”选项,再按“确定”按钮保存设置操作即可。

管理无线网络

为了让无线网络更高效地工作,我们必须加强对网络的管理维护,确保无线网络可以按照用户既定目标正常工作。善用软式AP

要想实现无线网络共享访问目的,往往需要无线AP设备的支持,不过在手头没有该设备的情况下,有没有办法进行

无线网络共享上网操作呢?答案是肯定的,因为许多无线网卡都支持软式A P功能,通过该功能也能达到上述共享访问目的。例如,在Windows 7212作环境中,我们可以按照如下步骤来启用无线网卡的软AP功能:

首先依次单击“开始”I“所有程序”I“附件”选项,选中“命令提示符”命令,同时用鼠标右键单击该命令,执行右键菜单中的“以管理员身份运行”命令,切换到DOS命令行工作窗口,输入字符串命令“netshwlan set hostednetwo rkmode=allow ssid=zhoujykey=(9*8&7*6”,其中“zhoujy”是无线网络的SSID名称,“9*8&7*6”是无线网络的登录密码,这些配置用户可以依照具体环境进行有针对性设置,按回车键后,一个虚拟的无线网络就会被配置成功(如图3所示),再输入字符串命令“netsh wlan starthostednetwork”,无线网卡的软AP模式就能正式生效了。

接着打开系统控制面板窗口,双击其中的“网络和Internet中心”I“网络和共享中心”图标,按下其后界面中的“更改适配器设置”按钮,进入对应系统的网络连接列表,就能看到“MicrosoftVirtual WiFi MiniportAdapter”图标了,该图标对应的就是刚刚配置启用的虚拟无线网络连接。为了让其他计算机系统通过该无线网络连接进行共享上网,我们还要右击这个“Microsoft VirtualWiFi MiniDort Adapter”图标,执行右键菜单中的“属性”命令,弹出虚拟无线网卡的属性窗口,点选“共享”选项卡,在对应选项设置页面的“Internet连接共享”位置处,将“允许其他用户通过此计算机的Internet连接来连接”项目选中,再选中之前配置好的无线网络连接,再点击“设置”按钮,如此一来其他计算机系统就能轻松通过无线网卡的软AP模式进行共享访问了。

巧查访问密码

普通用户要将自己的笔记本电脑接入到单位的无线局域网,往往需要事先设置好单位无线网络的SSID名称,同时正确输入登录密码,才能保证无线网络连接的成功进行。但是,要是单位网络管理员恰好不在现场,那么普通用户就无法获得无线网络的访问密码,这样一来笔记本电脑的无线网卡要接入到加密的单位无线网络时,就会遇到困难。

其实,普通用户只要从单位局域网中找到一台安装了Windows 7系统的计算机,并确保该系统之前已经登录过单位的无线网络,这样他就能在这台计算机中巧妙查看到单位网络的登录密码,这个查看操作与网管员没有一点关系。在进行这种查看操作时,首先打开Windows 7系统的控制面板窗口,逐一双击“网络和Internet中心”I“网络和共享中心”图标,单击其后界面中的“更改适配器设置”按钮,切换到对应系统的网络连接列表窗口,用鼠标右键单击无线网络连接图标,从右键菜单中选择“属性”命令,打开无线网络连接属性窗口;点选“安全”标签,在如图4所示的“网络安全密钥”处,出现了几个黑色小圆点,它们就是登录无线网络的密钥内容,将“显示字符”项目选中后,被加密的内容就自动变成了明文内容,记下该访问内容即可。

不影响系统启动

不少即插即用型USB接口的无线网卡设备,成功插入到计算机后,有时会拖累系统的启动操作,例如,计算机系统起初能够正常启动,但插入USB口的无线网卡后,重新启动操作无法成功,故障现象表现为系统始终处于自检状态,不能启动到登录界面,只有移除无线网卡设备后,系统启动操作才能恢复正常,再将USB口无线网卡插入,系统启动操作又不正常了。

出现这种不正常现象,主要是USB口的无线网卡设备内置了闪存存储功能,无线网卡设备的驱动事先已经集成到该闪存器中了。当重新启动计算机系统时,无线网卡内置的闪存存储功能,会让Windows系统将无线网卡设备识别为USB HDD设备,如此一来无线网卡会被系统自动配置为系统第一硬盘,但系统尝试从这个虚假的第一硬盘中启动时,找不到系统启动文件,只找到无线网卡的驱动程序,这样自然就会出现系统始终处于自检状态,而不能继续启动的错误了。

为了不让即插即用型USB接口的无线网卡设备影响系统启动操作,我们可以调整计算机的BIOS参数,确保本地硬盘的优先级别高于USB HDD设备,从而强制系统启动时始终从本地硬盘中寻找启动文件。在进行这种调整操作时,先进入系统BIOS参数配置页面,找到“AdvancedBios Features”配置参数,在“Hard Disk BootPriority”设置区域(如图5所示),借助上、下箭头键来将本地硬盘的启动顺序调整到USB HDD设备之前,再执行“save”命令,保存好上述调整操作即可。

调整缺省信道

所谓无线信道,也叫无线频段,它是指无线网络信号具体的传输通道,普通的IEEE802.11b/g频段范围为2.4-2.4835GHz,它可以被自动分为11个信道或13个信道。在同一个区域位置,如果可以同时接收到若干台无线路由器发送过来的上网信号,那么就必须为每一台无线路由器配置好合适的通信信号,不然的话,各个无线网络信号之间容易发生冲突,从而造成普通计算机系统不能稳定上网。

在实际管理、维护无线网络的时候,不少用户常常会使用无线路由器缺省的通信信道,这样虽然不用麻烦配置无线路由器,但是当某个区域位置同时存在两台以上的无线路由器时,就可能出现无线通信信道被设置成相同的现象,这时信道之间就会发生冲突,造成计算机系统发生上网掉线、网络速度下降、无线连接网络甚至频繁宕机现象。

考虑到IEEE 802.11b/g频段仅支持相互不重叠的3个通信信道,也就是1、6、11信道或1、6、13信道是不存在冲突的,因此无论出于安全方面的原因,还是出于其他方面的原因,我们都应该将无线路由器的缺省信道调整为1、6、11或13。

恢复无线网卡

一些旧版无线网卡只适合Windows XPI作环境,当尝试将它们安装到WindoWS 7系统环境中工作时,容易发生无法安装错误,有时表面上好像安装成功了,实际上无线网卡的驱动程序根本不能在Windows 7系统中正常工作。这么说来,这些旧版的无线网卡就无法在Windows 7系统中正常工作了?

无线通信系统中通用AGC控制技术 篇4

自动增益控制AGC广泛应用与通信接收机系统, AGC自动增益控制有三个功能:

(1) 防止过大的信号超过ADC接收最大电平范围, 导致ADC溢出;

(2) 防止天线信号过大, 造成RX RF链路器件过饱和, 导致信号失真;

(3) 将空口信号到数字基带的信号功率控制在一个最佳解调的范围内。

2 AGC的设计要素

无线通信系统AGC设计主要考虑以下因素:

(1) 确定接收机的动态范围。接收机的RX RFLink动态范围定义:接收机可以从天线口接收的最大功率 (可能远远大于接收机RFLINK射频器件的饱和功率) 和最小功率差, 单位为d B, 比如一套无线通信系统在天线端口接收功率在[-110d Bm, +30d Bm]区间, 那么接收机的动态必须不少于140d B, 同时考虑ADC的位宽, 比如通常12bit那么ADC的动态为12*6+6=78d B左右, RF动态要求140d B, 所以RX RF LINK ATT的可控至少为140-78=62d B, 再预留一定控制余量, RX RF LINK ATT的可控至少设计为70d B。即在小于某个功率点条件下全部放开RX RF LINK ATT (链路衰减0 d B) , 比如小于≤-100d Bm, 考虑链路固定增益假设为50d B, 即到达ADC前端功率为-50 d Bm, 假设天线口功率为+30d Bm, 将RX RF LINK ATT衰减值打到最大, 衰减70d B, 那么到达ADC前端功率为-40d Bm, 假定ADC最佳接收范围为[-60d Bm, -10d Bm], -40d Bm和-50d Bm都处于ADC最佳接收功率范围。

(2) 通信体制波形要求的收敛时间。不同的通信体制在帧结构和时隙结构、TDD模式和FDD模式、小区通信距离等会导致在AGC训练和保护上设计是不一样, 比如OFDM每个符号前有CP保护, 在发收切换前预留一段做AGC训练 (这里保护和训练都特指时域序列) 。

如上图所示, 那么预留AGC收敛的时间为黄色小框的时间, 要求AGC算法在此时间内收敛, 否则会影响后面有用的导频数据。AGC收敛时间是我们必须所考虑的, 不同通信体制可能存在差异。

AGC收敛时间与以下因素有关:1RF ATT的动作时间;2数字域功率统计的策略:平均 (平均功率点数) 还是峰值功率统计原则;3硬件上是否布置粗、细调ATT方案, 粗调能加速收敛, 但也可能产生振荡;4AGC稳态的调整区间设置, 稳态区间设置越大, AGC越容易收敛, 稳态区间的设置由ADC位宽、系统底噪范围、基带解调SNR所决定, 比如ADC理论动态为12bit (78d B) , 底噪有4bit, SNR要求至少3d B, 那么稳态区间可以设定为78-4*6-2*6=42d B范围。

(3) AGC调整振荡的避免, 振荡与以下因素有关:1一次AGC调整步进, 不能太大, 一般3~5d B合适;2必须遵循快衰满放准则;3功率统计的模式, 平滑功率计算模式还是算数功率计算模式。

3 AGC设计的一个实例

设计要求:

(1) RX ADC 12bit, 底噪占用ADC3bit;

(2) 2级ATT控制;

(3) 收敛时间要求≤80us。

如图2 所示, 硬件考虑的动态范围为60 d B, 2 级控制, 同时因为考虑实时性以及空口数据的帧接口等, 使AGC控制对基带解调的影响最小, 所以采用AGC的统计、判决都在FPGA (实时ns级处理速度以及基于空口帧结构的精确控制) 中完成, 如图2所示, 模拟RF提供2级ATT, 总共可提供60d B的AGC控制范围。

AGC控制原则:

(1) 衰减先从第一级ATT0 开始, 超出ATT0 范围时, 再衰减第二级ATT1, 直至满足控制要求;

(2) 放开AGC与衰减刚好相反, 先放开第二级ATT1, 再放开第一级ATT0;

(3) 快衰慢放:检测到峰值过门限, 马上衰减, 统计到连续一段时间内未有过峰值过门限, 则缓慢放开AGC;

(4) 峰值判决响应优先级高于平均值功率判决;

(5) 平均值功率检测是以时隙或符号位时间为粒度, 且只发生在TDD的接收时隙期间。

下面详细阐述AGC的工作过程和实现细节:首先需要说明的是峰值判决和平均功率判决同时进行, 峰值功率统计是以单个采样点为粒度, 而平均功率统计是以时隙 (慢) 或符号 (快) 为单位进行统计的, 实现时统计模式要做成可配置的模式, 方便调测。如下图3 所示:

先讲述峰值功率统计判决原理, 它主要的目的是防止ADC溢出和链路RF器件饱和。它遵循的原则是快衰慢放。

(1) 首先确定ADC满量程功率, 加单音信号, 以0.5d B步进不断增加输入单音信号功率, 直至ADC溢出, 溢出临界点功率即为满量程功率;

(2) 将可配置的Peak Threshold设置在比满量程功率低3d B左右的位置;

(3) 检测ADC接口采样的实时样点幅度, 当有一个幅度超过Peak Threshold时, FPGA马上判决动作:以1d B步进衰减ATT0 (先) 或ATT1 (后) , 直至后续无样点幅度超出Peak Threshold;

(4) 当在一定时间内 (可配置) 没有检测到任何样点幅度值超过peak threshold, 则放开ATT, 放开原则为:以1d B步进衰减ATT1 (先) 或ATT0 (后) 。

平均值功率判决AGC主要是保证到基带信号功率维持在一个比较适中 (最佳) 的解调门限范围内, 所谓最佳解调功率是只基带功率有利于基带FFT操作、软信息提取解调量化等。

(1) 两个门限, AVG High Threshold和AVG Low Threshold;

(2) 统计时间区间为RX时隙内的时隙或符号为粒度, 依据上个时隙或符号的平均功率判决作用衰减至下个时隙或符号;

(3) 当平均功率大于AVG High Threshold时, 衰减ATT, 当平均功率低于AVG Low Threshold, 放开ATT, 使平均功率维持在最佳解调功率范围区间;

(4) 当放开2 级ATT之后还不能使其处于最佳功率区间范围, 则在基带把Digital gain系数放大, 人为把基带数字功率提升至最佳解调功率区间内;

(5) 考虑到OFDM信号峰均比在10d B左右, 所以把AVG High Threshold设置在比ADC满量程功率低12d B位置, AVG Low Threshold设置在ADC满量程功率低24d B位置, 也就是最佳功率Delta区间有12d B范围;

(6) 其它注意事项:FPGA配置外部ATT, 到ATT起效果过渡时间为1us左右, 因为一般通信体制设计时会考虑AGC的过渡保护时间, 比如OFDM信号每个符号都有20us CP保护时间所以, ATT的1us的响应过渡时间不会对符号造成影响。

4 结语

本文所论述的AGC方案, 使通信接收机系统达到一个最佳动态范围, 一方面可以提高接收机灵敏度, 同时也提高接收机系统抗阻塞性能。本文提出的基于峰值功率和平均功率、快衰 (峰值功率) 和慢放 (平均功率) 准则适用于各种通信体制应用。

参考文献

[1]王扬明.一种用于突发通信的AGC控制方法[J].中国新通信, 2012

用WPS巧妙控制无线开关 篇5

一、控制无线网络开关的常用方法:

以前我们曾经介绍过通过HTTP监控管理无线网络时发送的信息来读取开关无线网络的关键参数,再结合PERL语句建立批量自动化开关文件;当然还介绍过利用无线路由器自身的功能来设置时间调度具体限定无线网络开与关的时间段。今天我们则曲线救国用WPS巧妙控制无线开关。

二、什么是WPS:

WPS是由Wi-Fi联盟所推出的全新Wi-Fi安全防护设定(Wi-FiProtectedSetup)标准,该标准推出的主要原因是为了解决长久以来无线网络加密认证设定的步骤过于繁杂艰难之弊病,使用者往往会因为步骤太过麻烦,以致干脆不做任何加密安全设定,因而引发许多安全上的问题。

通过无线路由器上的WPS键可以让我们快速轻松的加密无线网络传输数据,阻止非法用户的入侵。一方面既保证了无线网络的安全,另一方面又让我们设置加密轻轻松松,每个人都可以很容易的上手。

三、如何曲线救国用WPS控制无线开关:

本文介绍的曲线救国用WPS控制无线开关的思路是建立在WPS加密自动化基础上的,正如之前介绍的在实际使用过程中我们可以直接按无线路由器上的WPS按钮,然后无线路由器会自动与开启了WPS功能的无线设备建立联系,这种联系是全自动的不需要我们输入任何信息。

那么假设我们直接按无线路由器上的WPS按钮,然后无线路由器会自动与开启了WPS功能的无线设备建立联系,但是如果网络中找不到这种开启了WPS功能的无线设备的话,由于该设备WPS相关的无线加密密钥已经发生了改变,所以之前设置好的密钥将无法奏效,从而让之前顺利连接无线网络的客户端中断,这样就形成了控制无线开关的目的。

归纳一下就是正常情况下客户端设备通过WEP加密密钥与无线路由器建立联系,要关闭此无线连接时我们直接按无线路由器上的WPS按钮,功能开启后无线路由器会自动建立和协商出一个WEP加密密钥,之前的密钥作废,从而之前能够顺利连接加密无线网络的客户端都将中断连接。

由于无线设备在WPS功能开启状态下找不到另外一个能够自动协商的WPS无线设备,那么他将停止搜索,但是这个过程中密钥不再恢复回去。

四、搜寻WPS按钮的踪迹:

正因如此我们可以将WPS按钮看作是无线网络的开关,当然并不是所有无线路由器产品都具备WPS功能,笔者接触的众多设备中只有SMCWBR14-N与Linksys公司的WRT160N,

当然我们判断某无线设备是否具备WPS自动加密功能的话只需要查看其外观即可,如果外观有一个WPS开关按钮或者对应的指示灯的话,我们就可以确定该设备具备WPS自动加密功能,从而我们可以利用他实现开关无线网络的功能。

小提示:

配套使用才能发挥WPS功能,说白了就是具备WPS功能的无线路由器必须和与之配套的无线网卡之间通讯才能够发挥WPS的效果,如果拿一起其他设备品牌的网卡将不起任何作用。

五、如何使用WPS自动加密功能:

当然除了通过按WPS自动加密按钮实现无线网络的开关外,我们完全可以通过WPS自动加密功能实现这种更加方便更加灵活更加安全的自动加密功能。

正面指示灯和WPS(Wi-FiProtectedSetup)一键加密按钮,只要按下WPS按钮,就能在它与另一台配置有WPS的无线设备之间自动建立一个加密的无线连接。

第一步:初始化无线网络并配置好客户端无线网卡后我们不用设置任何加密密钥,直接按住无线路由器上的WPS按钮,这时对应的指示灯会快速闪动。

第二步:在客户端上安装与无线网卡配套的无线管理程序,只有通过厂商自己提供的无线管理程序才可以实现这种WPS自动加密功能。仅仅使用XP系统自带的无线管理工具的话,WPS功能将无法正常使用。

第三步:在无线设备上的WPS指示灯持续闪烁时,到无线网卡界面的profile选项中点WPS。搜索到要连接的无线网络后我们继续点PBC按钮。就可以看到搜寻路由器的进度条。所有密钥配对工作都是自动完成的。

小提示:

尽量在要点PBC按钮前按路由器的WPS键,这样成功率更高,如果按WPS键很久后才执行PBC搜索路由器操作的话,很可能出现找不到任何WPS路由器的错误提示。

第四步:如果成功的话就会出现提示窗口要你保存,保存后可以看到系统自动产生的密码等信息。以后用这个连接无线十分方便,不用再输入验证密码了。

至此我们就完成了WPS功能的设置工作,以后连接该经过WEP或WPA加密的网络时并不需要我们手工输入WEP密文等信息。当我们通过WPS功能连接加密无线网络时,无线路由器的WPS是持续闪烁的。

六、总结:

浅析通信企业应收账款管理控制 篇6

关键词:通信企业;应收账款;管理控制;措施

前言

在经济飞速发展的背景下,企业的市场竞争力越来越大。为了能够创造更多的经济效益,不断提高自身竞争力,很多企业采用了赊销业务。它指的是商家在不付款的情况下,先从企业拿走部分商品,待完全销售以后再为企业交还这部分款项,这就是应收账款。由于赊销业务是市场经济发展的产物,现阶段,应收账款已经成为企业的一项重要流动资金,对企业资金利用和周转具有重要意义。该部分账款是否能够及时收回,是决定企业面临多大风险的重要因素。

一、 通信企业应收账款的积极作用

(一)提高产品销售量。在社会经济不断进步的背景下,企业需要面临比以往更加严酷的竞争环境,为了增加产品销量,赊销成为企业现阶段最主要的销售方法。这种方法不仅能够帮助那些资金不足的商家更好的进行运转,还能够为消费者提供一个更加低廉的价格。在这种情况下,企业的产品销量会不断增长,有助于企业创造更多的经济效益,从而提高自身竞争力[1]。

(二)提升网络资产利用率。通信企业最大的特点就是能够通过充分利用网络资源而创造更多的经济效益。同其他企业不同,通信企业的大部分投资都投资到网络资产当中,因此该类型企业生产经营的最终目的就是不断促使网络资源得到优化利用。赊销的产生,能够促使通信公司的客户资源不断增长,有助于公司规模的扩大,这样一来就能够吸引更多的网络用户对其资源加以利用。所以,现阶段,通信企业加强和提高应收账款管理,能够促使网络资产利用率的提高[2]。

二、 通信企业应收账款的消极作用

(一)加快现金流出速度。赊销活动是现阶段通信企业的主要营销手段,这一手段在应用过程中,企业需要垫付大量的税务等资金,这样一来,大部分资金就会加快向外流动,企业运转资金减少,负担加重的同时,还很容易出现风险。现金的加快流出主要体现在四个方面,首先,分配现金利润;其次,税务支出,如消费税、营业税等;再次,所得税支出;最后,在管理和回收应收账款过程中产生的成本费用。

(二) 降低资金使用效率。通信企业在日常的运行过程中,资金的调动速度同物流会产生一定的时间差,销售项目进行过程中,相关费用却不能够及时的归还企业,这样就导致企业无法继续及时利用这笔资金进行再销售。这种情况下,通信企业只能挪用其他资金,来为内部股东进行利益的分配,同时缴纳相应税款。所以企业的资金在一定程度上被削弱了,资金运转较慢,再生产和销售受到制约[3]。

三、 加强通信企业应收账款管理的措施

(一) 构建有效监控体系。建立有效的监督体系,是通信企业加强应收账款管理的重要保障。根据应收账款产生的主要原因,监督体系的建立应以赊销为中心进行以下两方面的建设:

1、加强赊销发生监控。首先,一些商家要想同企业建立赊销关系,企业就要对他们的订单进行处理,企业应当对不同的购买者进行严格的资质审核,经审核,需要将有能力和实力购买商品的商家订单转移到企业中的销售部门,最终是否形成赊销关系的决定权在销售主管手中,他会将各个商家的信用度进行严格的对比;其次,双方产生赊销关系后,企业中负责监督合作商家信用的部门来处理这些订单,在客户资源系统当中,对其进行动态管理;再次,核实合作人的信用度,并以此作为控制产品交易的标准;最后,当交易产生,就要对其进行详细的跟踪记录,包括销售情况及资金的收回过程。详细信息应得到信用部门的重视,并作为是否进行再次合作的重要依据[4]。

2、分析管理应收账款。应收账款如果在规定的时间内没有得到及时的收回,企业分析其账龄结构,企业接下来的财务管理工作应以这些过期未还的项目为中心。企业的日常经营过程中,都有自身的特点,制度的完善要建立在实际特点的基础之上,以完善信用政策为主要目标,促使应收账款能够在最大效率上得以收回。

(二) 统一管理应收账款客户。首先,促进客户档案信息的完善。客户档案信息的主要内容有信用现状和客户的工作和生活情况。一方面,信用现状。是指该客户现阶段所拥有的实际资产以及债务状况,同时还要充分考虑到其是否具有一定的偿还能力;另一方面,工作和生活情况。即调查客户是否具有合法居住的权利和客户偿还债务的意识;最后,客户具体信息。调查客户单位的所有相关信息,包括经营业务有哪些、是否合法及诚信度等。

其次,把握客户的信用额度。一方面,了解各个客户付款的及时程度,并详细记录,其记录内容主要包括客户付款时间、客户付款金额、客户欠款金额以及企业与客户建立信用关系的日期;另一方面,检查各个客户是否突破信用额度。在客户进行还款时,企业应认真核实其是否超过信用期限,并定期检查客户所欠债务总额是否突破信用额度。

(三) 建立有效的资金业务档案。通信企业应定期开展相关会议,重点分析一定时期内的应收账款项目,以详细的业务分析表格和预测表格,针对每一客户的现状等情况进行细致的分析。经分析讨论出多种解决方案。相关财务和销售部门应以这一方案为标准进行催款工作,提高回款力度[5]。

首先,收账程序要合理。收账过程中通常有以下步骤:通知、面谈、法律。法律程序启动以前,一定要充分考虑到成本问题,如提起诉讼,会造成比债务更高的费用,或者该客户的现存商品能够与债务进行抵消等,是没有必要进行法律诉讼的。其次,应收账款还款激励机制的建立。这一机制当中,通信公司应在一定程度范围内减少一些额度,给与欠款者一定时间,缓解他们的压力;制定有效的内部激励机制,工作人员通过努力,对客户信息进行充分的分析过后,以科学合理的测算,选择科学的应收账款回收比例。这样一来,就能够对催缴账款的工作人员产生一定的鼓励作用,促使其用更高的工作热情为公司收回更多的应收账款[6]。

结论

在科学技术不断进步的背景下,我国大多数通信企业,现阶段在对应收账款进行管理的过程中都采用了计算机系统,该系统的有效应用,给应收账款的管理工作带来了巨大的便利。根据客户各方面信息和实际的不同,将其分成了不同的等级,同时还为其提供相关的还款限额,更好的帮助其进行还款。然而应收账款的管理还是存在很多不足,如不明确欠款催收责任,会致使应收账款不断增加等。现阶段企业可以定期进行对账,方便客户清楚自己的欠款现状。同时企业内部的销售工作人员应承担起回收欠款的重要责任,帮助企业全面监督和执行账款管理工作,不断提高应收账款管理效率。(作者单位:中国联合网络通信有限公司临沂市分公司)

参考文献:

[1]朱霜. 中小型制造企业应收账款管理问题研究[D].四川师范大学,2014.

[2]王阳阳. 我国上市公司应收账款管理与控制研究[D].财政部财政科学研究所,2014.

[3]崔杰. HA公司应收账款管理控制体系的构建研究[D].昆明理工大学,2011.

[4]杨玲. 我国制造型上市公司应收账款质量研究[D].中国地质大学(北京),2013.

[5]姚敏. 联邦快递中国有限公司应收账款管理研究[D].西北大学,2012.

无线通信控制 篇7

新源源电力建设实业有限公司在“WDK-A型电脑自动化温控设备”的研发过程中,为了提高热处理设备的可控性,设计方案中决定将各个现场控制站通过集散控制手段有机整合为一个整体,通过控制主机可以查看各个现场控制站实时参数,主要包括温控曲线和实时温度等信息,这就需要一个简便易行的无线通信方案。

2 系统总体结构的设计

各个现场控制站本身是一个独立的执行体,其结构如图1所示。

现场控制站中的主控核心是一台计算机,所以集散控制的实质为计算机之间的通信,如图2所示。

3 无线通信网络的设计

要能实现集散控制,首先要在集散控制主机和各个工控机之间建立可靠的通信网络。从通信介质有无的角度上可以将通信网络分成有线和无线两种,前者需要架设专门的通信线路,显然,在现场控制站的工作位置处于不定状态、集散控制主机也要体现移动办公特点的情况下,建立无线通信网络是第一选择。

无线通信网络可以基于TCP/IP协议来建设,但这种架构需要有上层设备的存在,这个上层设备通常为无线路由,这样的网络存在着一定的不安全因素,更重要的是,对系统的实施起着制约的作用。

基于上述分析,最终选择RS-232总线和无线发射模块建立无线网络。选用上海某公司生产的型号为STR-32的无线发射模块,并配备型号为Sant303的吸盘天线,取得了较佳的无线传输效果。经测试,天线高度为1.5m、发射功率为2000mW时,各种波特率下均可取得接近3000m的可靠传输距离。这样,只要在需要组建网络的集散控制主机和现场控制站上使用同频段的模块,就可实现基于串口的无线通信,不仅突破了串口有线传输距离小于15m的距离瓶颈,而且还可以实现点对多点无线串口通信。

4 集散控制接口的设计

4.1 通信模式的选择

集散控制主机的设计可以定位成胖服务器型,即控制主机能够控制各个控制站的工作;也可以定位成瘦服务器型,即控制主机只具有查询控制站实时参数的功能。不管哪种类型,为了避免计算机之间无序通信、产生信号碰撞的情况,一次完整的会话过程均统一由集散控制主机激活,即采用主/从的通信模式。

4.2 通信协议的设计

4.2.1 指令和指令集的设计

指令格式的设计原则:要能携带足够的操作和参数信息;要便于通信端进行识别;要能通过校验来判断自身的完整性,避免了数据的干扰。基于上述原则,一条完整的指令格式为:

指令的语法要求:

(1)指令以定界符1开头、以定界符2结束,定界符1为S,定界符2为#,S和#之间为一条完整的指令。

(2)目的地址为接收指令的计算机的地址编号,源地址为发送指令的计算机的地址编号。集散控制主机的地址设定是0,现场控制站的地址从1开始,不限定最大值,理论上可以实现无穷多个现场控制站的集散控制。

(3)指令码表示指令的功能,为了提高指令的可阅读性,采用英文单词原文的形式;参数的个数和格式要根据不同的功能指令来确定。

(4)指令中各部分之间用逗号分隔。

(5)校验采用LRC校验法。

(6)指令中不允许出现一些特殊字符,如定界符和问号(默认情况下,串口接收到的无效字符用问号代替)等。

在制定该设备的研发方案时,将集散控制主机定位为瘦服务器型。结合系统的具体功能,设计出集散控制主机和现场控制站之间进行通信的全部指令,如表1所示。

4.2.2 指令的处理

集散控制接口由“指令收发器”和“指令处理器”两部分组成,其中指令收发器负责接收和发送指令,并对接收到的指令进行LRC校验和目的地址的匹配工作,对发送的指令添加LRC校验码,指令处理器则对指令进行解析处理。串口的数据到达事件处理流程如图3所示。

4.2.3 通信时序的设计

图4为集散控制主机与现场控制站2的一次典型的通信时序过程。

5 集散控制软件的设计

集散控制软件和现场控制站软件的主界面如图5所示。

参考文献

[1]周敏.面向蒸汽管道焊接的热处理系统的研发[D].镇江:江苏大学,2012

[2]严义,孔志泉.主从模式下通信协议策略及优化算法研究[J].计算机应用与软件,2012,(1):241-244

无线通信网中的差错控制技术 篇8

无线通信系统中,信道中的时变衰落对通信系统影响较大,导致信道状况较为恶劣,误码率较高。另一方面,随着数据传输速率的提高,信道对抗衰落的能力会逐渐降低,系统容错能力通常也会相应下降,而无线通信系统的发展要求提供更高的数据速率以及更可靠的数据传输。因此,在无线通信系统中,有必要采用有效的差错控制技术来实现高速数据的可靠传输。

1 概述

无线通信中的差错控制技术主要包括前向纠错技术和自动重传请求(ARQ)技术。

前向纠错的基本思想是利用纠错码,在发送端将信息按照一定规则附加冗余码元,使之具有一定的纠错能力;在接收端收到码元后,按预先规定的规则校验信息与冗余码元之间的关系,若发现错误则确定其出错位置并进行纠正。通过纠错编码可以降低误比特率,其主要优点是:不需要反向信道,译码延迟固定,信息传输时延和时延抖动都比较小,较适用于实时传输系统。但是纠错编码是以引入冗余比特,加大开销为代价,可能会导致不必要的浪费。

自动重传请求的基本思想是在发送端和接收端之间引入反向链路,反向链路用来将数据帧是否在接收端正确接收的信息反馈回发送端,从而使发送端可以根据反馈信息,按照指定的重传策略选择下一帧要发送的数据帧。重传的主要优点是:可以保证系统传输的可靠性,并且在信道误码率较低的条件下可以获得较高的吞吐量。但是在信道状况比较恶劣时,重传次数会大大增加,吞吐量会迅速降低,时延也会迅速增大。

2 前向纠错技术

2.1 纠错编码分类

现代信息和编码理论的奠基人C.E.Shannon提出的香农信道容量理论指出:对于一个通信信道而言,存在着信道容量的理论上限,即香农限。在这个上限内,信息的无错传输理论上限是可以实现的。信道编码研究的目的就是寻找最接近于香农限的纠错码,从而最大限度地提高整个通信系统的传输效率。

差错控制编码根据功能不同分为:检错码、纠错码和纠删码,纠删码具有检错和纠错能力。

图1是纠错码的分类关系图。

根据信息码元和校验码元的关系纠错码可以分为:线性码和非线性码。如果信息码元与监督码元之间的关系为线性关系,即监督码元是信息码元的线性组合,则称为线性码;反之,若二者不存在线性关系,则称为非线性码。

根据信息码元与监督码元的约束关系分为:分组码和卷积码。分组码是将k个信息比特编成n个比特的码字,共有2k个码字,所有2k个码字组成一个分组码,传输时前后码字之间毫无关系。卷积码也是将k个信息比特编成n个比特,每个比特不但与本码的其他比特关联,而且与前面m个码段的比特位也相互关联。该码的约束长度为(m+1)×n比特。

循环码是线性分组码中最重要的一个子类,也是目前研究得比较成熟的码类。循环码具有代数结构清晰、性能好、编译码简单和易于实现的特点,因此,在目前的纠错系统中被广泛使用,它不仅可以纠正独立的随机错误,而且也可以纠正突发错误,最常用的循环码是BCH码和RS码。

2.2 几种常见的纠错编码

2.2.1 卷积码

卷积码是一种性能优越的信道编码,它通常用(n,k,N)表示把k个信息比特编成n个比特的码组,但k和n通常很小,特别适宜于以串行方式传输信息,延时小。N为编码约束长度,说明编码过程中互相约束的码段个数。卷积码编码后的n个码元不仅与当前组的k个信息比特有关,而且与前N-1个输入组的信息比特有关。编码过程中相互关联的码元有N×n个。R=k/n是卷积码的码率,码率和约束长度是衡量卷积码的2个重要参数。一般来说码的约束长度越长,自由距越大纠错性能越好,但随着约束长度的增加,搜索复杂度快速增加。

2.2.2 Turbo码

Turbo码又叫并行级联卷积码(Parallel Concatenated Conventional Code),编码器通过交织器把2个递归系统卷积码并行级联,译码器在2个分量码译码器之间进行迭代译码,整个译码过程类似涡轮(Turbo)工作,所以又形象地称为Turbo码。它的最大特点是巧妙地将卷积码和随机交织器结合在一起,有效地实现了随机性编译码的思想。迭代译码是Turbo码性能优异的一个关键因素,其分量译码器分别采用MAP(Maximum A Posteriori)或者SOVA(SoftOutputViterbi Algorithm)算法,可使译码接近最大似然译码,从而获得了几乎接近香农限的译码性能。

Turbo码具有极其广阔的应用空间,但码长较长、运算量较大以及由交织引起的时延对Turbo码的应用有一定限制。所以Turbo码适用于码长较长且对时延不敏感的业务,不适应对实时性要求较高的业务(如视频点播,IP电话)。

2.3.3 LDPC码

LDPC码(低密度奇偶校验码)是一种线性分组码,具有优越的纠错性能和巨大的实用价值,被认为是迄今为止性能最好的纠错码。LDPC码可以用非常稀疏的奇偶校验矩阵或二分图来定义。也就是说LDPC码的校验矩阵的矩阵元除一小部分不为0外,其他绝大多数都为0。通常说一个(n,j,k)LDPC码是指其码长为n,其奇偶校验矩阵每列包含j个1,其他元素为0;每行包含k个1,其他元素为0,j和k都远远小于n,以满足校验矩阵的低密度特性。校验矩阵中列和行的个数(即j和k)为固定值的LDPC码称为规则码,否则称为非规则码。目前LDPC码的译码方法主要采用的是可信传播迭代译码算法,简称BP算法。这种BP译码方法充分利用了信息节点和校验节点的性质,以及接收序列的所有信息,从而可以得到逼近香农极限的译码性能,迭代过程中的收敛也比较快。此外,由于LDPC码具有随机码特性,在与信源或者信道级联时,不需要额外加交织器,可以进一步降低系统的复杂度和延时。

LDPC码由于性能优异,容易硬件实现,有良好应用前景。

2.3实际应用中的码型选择

卷积码具有编译码时延小,实现简单,并且技术成熟的优点,其性能满足了无线通信系统中语音通信的要求,是第2代移动通信系统中的主要编码技术。但是,卷积码的缺点是在高误码率条件下很难满足数据业务的性能要求。第3代移动通信系统与第2代移动通信系统最重要的不同是需要提供更高速率、更多形式的数据业务,所以对其纠错编码体制提出了更高的要求。在第3代移动通信系统中其语音和短消息等业务仍然采用与第2代移动通信系统相类似的卷积码,而对于数据业务,3GPP协议中已经确定Turbo码为其纠错编码方案。由于LDPC码的性能能够逼近香农极限,同时这种逼近又是在不太高的译码复杂度下实现的,因此,LDPC码在信息可靠传输中具有良好的应用前景,并且己被列入未来移动通信系统的关键技术。LDPC码还在深空通信、光纤通信、卫星数字视频和声频广播和数字用户线等领域中得到了广泛应用。

3 自动重传请求(ARQ)技术

ARQ方案的实现要求发送端和接收端提供数据分组的缓冲能力,发送端的重传缓冲器用于存储已经发送但未被确认的分组,而接收端的接收缓冲器用于存储已成功被接收但仍在等待按序输出的分组,根据反馈和重传策略的不同,ARQ主要分为3种标准形式:停等ARQ、连续ARQ和选择重传ARQ。

3.1 停等ARQ

停等ARQ是最基本的自动重传协议。其工作原理如下:信源对每个要发送的数据块作检错码编码,同时将数据块存在存储器中;接收端收到数据块后,先对其进行检错码译码,根据译码结果判断是否正确接收,将正确接收的数据块转到信宿,并通过反馈控制器产生确认信息ACK,将接收错误的数据块丢弃,并通过反馈控制器产生NACK。发送端根据接收到的反馈信息作相应处理,收到ACK时,将数据块从存储器中删除,收到NACK时,则将该数据块从存储器中取出重新发送。

采用停等ARQ,接收缓冲器和发送缓冲器只需存储当前发送的一个数据块,因而所需存储器容量不需要太大,但是空闲时间的存在,使得数据传输时延较大,尤其是当重传频率较高时,系统的时延性能明显下降。

3.2 连续ARQ

连续ARQ也称为回退N ARQ。其工作原理如下:发送端连续发送数据块,并为每一块数据添加递增的序列号,发送出去的数据块全部存储在存储器中,发送端在每发完一个数据块后,就启动一个内部定时器,若在设置的超时之前收到接收端的ACK信息,则将对应序列号的数据块从存储器中删除,如果在定时器超时之前收到NACK信息,则将NACK指示的序列号i之后的数据块全部重发。

相比于停等ARQ,连续ARQ有效地避免了空闲时间,实现了数据块的连续传送,因而提高了时间利用率,但是当接收端对某一数据块译码失败后,会将其后正确接收的数据块丢弃,导致发送端重新发送已经正确接收的数据块,从而严重影响时延性能和吞吐量。

3.3 选择重传

选择重传也属于一种连续ARQ方式,与连续ARQ相似,在选择重传中发端也是不停地发送数据块,收端根据检错的结果向发端发送ACK或NACK应答。不同的是,当发端收到NACK应答时只重传相应的数据块,在错误数据块之后收到的正确的数据块仍暂存在存储器中。相比前面2种ARQ方案,选择重传ARQ有效地避免了等待时间,而且在某一数据块接收失败后,其后正确接收的数据块不需要丢弃。但是选择重传需要占用更多的存储空间。选择重传的高通过率是以很大的发送缓冲区和更复杂的实现方法为代价的。

4 混合ARQ

在较为恶劣的信道条件下,单独应用纠错编码和自动重传请求都有一定的局限性。纠错编码的局限性主要有以下几点:在误码率较高的条件下,必须加大冗余编码并且使用纠错能力强的码组,这使得编译码器的复杂度过高,同时由于加大了冗余编码导致系统吞吐量下降;而且无线信道状况不稳定,仅靠纠错编码方式无法保证某些重要数据的可靠传输。自动重传请求方式虽然能够保证数据的可靠传输,但是在高误码率条件下,重传频率明显增加,从而严重影响系统吞吐量,而且重传次数的增加会加大时延,导致时延敏感业务传送失败。

混合ARQ将纠错编码与自动重传请求相结合,充分利用2种方案的优点。在信道误码率较高的情况下,利用纠错编码纠正尽可能多的错误,从而降低重传频率,提高整个系统的吞吐量;对于纠错编码无法纠正的错误,利用ARQ系统的重传功能重传出错的数据,从而保证系统的可信度。因此混合ARQ一定程度上避免了自动请求重传较大的时延和前向纠错较大的复杂度的缺点,同时能达到较高的传输率。

通过以上介绍可以看出,混合ARQ技术是一种高效的差错控制方案,因此混合ARQ技术必将成为无线通信系统中的核心技术之一。

5 结束语

在无线通信系统中,随着通信业务的不断扩展和服务质量的提高,对无线通信的可靠性提出更高的要求,因此,差错控制必然会得到越来越广泛的应用。混合ARQ方案将在无线通信系统中发挥重要作用。LDPC码是目前纠错编码的研究热点,将混合ARQ方案与LDPC码结合具有更为重要的意义。

参考文献

[1]王新梅,肖国镇,纠错码——原理与方法[M].西安:西安电子科技大学出版社,2001.

无线通信控制 篇9

通常桥式抓斗卸船机被安装在沿海和沿江码头上。卸船机的工作流程:首先, 使用机械的抓斗抓取矿粉、煤炭、水泥等各种散装物料移动到上方的料斗, 然后抓斗抓住的物料被卸载到料斗中, 之后利用料斗下方的给料设备将物料传送至系统皮带中, 最后在系统皮带的作用下物料被传送到储料场和生产车间进行加工。

在PLC (Programmable Logic Controller) 控制系统中, 通信模块是很重要的组成部分。针对本文的控制系统, PLC控制的网络使用的是PROFIBUS-DP网络构成, 在数据交换和计算机间通信的网络使用的是Ethernet网络构成。

桥式抓斗机的优点包括生产效率高效、高程度自动化等非常明显。不过其仍旧在不断发展和改进, 在节省能耗、减轻自重、改善环保条件等都不断在发展。

1 PROFIBUS-DP网络

作为世界上最成功的现在总线之一, PROFIBUS网络被应用到各个领域。PROFIBUS网络是开放式的特点, 并且不依赖生产厂家, 不同种类的设备在交换信息时可采用同样的接口。PROFIBUS推出了优质的PROFIBUS产品, 供货给众多厂家, 并且不同用户根据需要自行选择产品, 其早已成为了PRENSO170的欧洲标准和DIN19245的德国国标。PROFIBUS早已是成熟的技术, 在加工业、港口机械等场合被广泛应用。

在PROFIBUS的所有总线中, PROFIBUS-DP算是最突出应用最广的一类。DP协议在PLC的分布式I/O以及高速数据通信中被应用。通常的DP配置被设置为单主站结构, 当然也可以被设置为多站结构。在本文中, 采用的PLC系统采用了一种主从站结构, 包括有1个57400主站, 1个GP触摸屏、6个ET200, 1个S7300、4个驱动器构成。

150/051是PROFIBUS协议所采取的最基础的网络参考模型。PROFIBUS-DP中缺失了3层至7层, 但是直接为用户提供第二层对应功能的是数据链路影像。用户接口部分提供了一个应用函数方便用户直接使用, 在此基础上, 给出的接口也有对PROFIBUS设备的较全面的详细说明。

2 Industrial Ethernet网络

网络就是控制这样的理念, 越来越被当代用户所接纳和理解。对于基于RS485和CAN等传统总线的控制系统, 有着无法避免的缺陷, 因此正逐步被TCP/IP协议所对应的以太网结构慢慢取代。工业级以太网总线, 采用了TCP/IP协议, 这和目前使用的局域网完全一致, 他可以避免不同协议间通信隔离的弊端。而且, 在同一局域网内的计算机直接相连不需要额外的设备。对于数据方面, 直接在局域网内共享, 使用浏览器共享, 避免了使用专门软件的繁琐。数据库管理系统的直接应用实现完美链接。方便的进行远程控制, 可以与电话交换网, GPRS等无线通信实现远距离数据采集。为了避免多总线共存问题, 采用的是统一的网线, 降低了难度较少了布线成本。基于工业以太网如上诸多优点, 因此其在国内外迅速被普及应用。

SIEMENS PLC是一种在工业是发展迅猛的以太网技术, 正越来越受到关注。从本质原因上讲, 这与工业自动化发展, 系统的智能化和分布化实时控制是分不开的。在其中, 通信的作用越来越关键。统一的通信协议和网络的提议呼之欲出。除此之外, Intranet/Internet的技术发展, 企业需要现场控制层和管理层之间的无缝连接能够实现, 并且同时得到一个开放式的基础建构, 完美应用到工程中。以太网的优点如下所述:

1) 足够高的数据传输速率, 通常是100Mb/s, 保障带宽的足够使用;

2) 通信协议相同, 并且TCP/IP和Ethe rne t可以方便的集成到IT世界中;

3) 在建立企业的基础架构护着公共网络平台时, 可以提供在相同总线上有不同的协议进行传输;

4) 交互式和开放式数据存取技术的理念贯穿整个网络;

5) 被使用多年, 因此技术早已被人们熟悉, 设置维护诊断工具在市场上容易获得, 以及成为了实际的统一标准;

6) 不同的拓扑结构, 不同的物理介质, 在该协议中都可以使用。

3 结语

未来发展中, PLC需要符合趋势, 更佳的可视性以及更好的远程控制是不可避免的趋势。然而快捷的通信更加重要, 这表明计算机不仅能快捷交换数据, 并且保证可以使用其他计算机上的数据。更高层次的计算机互联、开放式的发展是PLC未来的发展方向。利用PLC的这一特性, 有助于实现卸船机通信系统的改造, T提高卸船机的工作效率。

摘要:桥式抓斗卸船机可适应各种不同矿石、化肥、煤炭、散粮等不同类型的散货品种的卸船作业。桥式抓斗卸船机具有高集成自动化、高性能可靠、高效率工作的优点。因此, 研究桥式抓斗卸船机中的电气控制和通信控制系统, 有着深远并广泛的实用价值。本文中, 研究对象为桥式抓斗卸船机的通信系统和电气系统, 通过调研了解国内外相关内容的发展动态基础上, 不仅全面综述了电气与通信系统, 并且对系统组成、研究方案进行了具体的阐述, 并且针对桥式抓斗卸船机与控制中心的无线通信进行了改造。

关键词:桥式抓斗卸船机,PLC,通信网络

参考文献

[1]黄晨君.桥式抓斗卸船机电气控制系统的研究[D].武汉理工大学, 2007.

[2]程成.抓斗式卸船机电气控制系统研究与设计[D].华东理工大学, 2012.

无线通信控制 篇10

在电梯有线控制中, 控制线路较多, 而布线繁琐且费时, 布线错误时, 不易及时排查。当安装人员布线装配不当时, 会造成电梯控制出错, 电梯无法运行。另外, 随着楼层高度的增加, 轿厢随行电缆长度增加, 会加大制造成本。现如今用于电梯轿厢的随行电缆24芯的控制线价格已经超过28元/米。减少电缆芯数可以大大降低电梯安装成本。而随行电缆在长期使用后容易折损破坏, 使电梯运行产生不可预知的故障危害。

针对上述问题, 本研究提出基于Zig Bee无线通信[1]的电梯轿厢控制系统, 设计使用无线通信模块, 采用STM32W108 Zig Bee射频芯片作为无线收发器, 并开展测试实验, 以实现较好的通信质量和距离。

1 电梯轿厢控制系统简介

实验测试所用平台是德国奔克公司的型号为bp304的主控器, 该型号主控板器将所有可以集成的模块全部集成在一起, 外围只需要配置绝对值编码器、外招串行板、轿厢串行板、相序继电器、交流接触器、若干空气开关和变频器即可组成一个电梯控制系统, 最高支持楼层数为64层。主控制器上设有专用的电梯轿厢控制串行接口, 原本bp304电梯控制系统井道结构如图1所示。轿厢通讯板 (SLP) 负责将轿内操纵箱的用户操作以报文的形式发送给电梯控制器。由图1可知在原有轿厢通讯系统上, 轿厢通讯板与bp304控制器使用随行电缆传输通讯数据。

为了实现电梯的无线轿厢通讯, 本研究选用两块基于STM32W108[2]Zig Bee无线模块替换原有随行电缆, 从而实现SLP与bp304点对点无线传输。而实验所用的轿厢控制系统是基于STM32F107[3]芯片搭建的轿厢控制模拟器, 该芯片负责采集电梯轿厢的呼梯数据以及接收bp304主控制器的数据。

(1) 通信距离。目前多数建筑楼层都设定在32层以内, 楼层之间高度按照3 m算, 取整为100 m, 是在Zig Bee无线通信模块的有效通讯距离内。

(2) 通信速率。bp304主控制器与轿厢通信, 数据传输量一次最多为26个字节, Zig Bee无线模块的通信波特率为250 kbps。该速度基本满足传输要求。

2 电梯轿厢Zig Bee无线通信介绍

2.1 Zig Bee无线技术介绍

Zig Bee是近些年来无线个域网WPAN技术领域[4]发展起来无线通信技术。根据bp304主控制器的要求, Zig Bee在满足电梯通讯要求的前提下, 还具有以下几种优势:

(1) 低成本。Zig Bee协议栈[5]比较简单, 可用8位的微控制器实现, 同时Zig Bee协议免费授权, 从而降低了硬件和软件的成本。

(2) 数据传输可靠。Zig Bee通信支持“要求确认”的数据传输模式, 该模式要求接收发送双方必须在每次通信时等待对方的ACK确认消息, 若超出规定的等待时间, 则视为发送失败, 并可以要求对方重新发送, 从而建立可靠的数据通信模式。这对于电梯数据通信而言, 也多了份保障。

(3) 安全性高。Zig Bee可提供基于冗余校验 (CRC) 的数据包完整性校验, 并在传输过程中提供三级安全等级对数据传输进行安全性设置, 3种安全处理分别是:无安全模式、设置接入控制列表和使用AES数据加密[6]。

(4) 免许可频段。IEEE802.15.4协议工作在2.4 GHz频段[7], 该频段在任何地方都是免费使用的。2.2轿厢Zig Bee无线通信

Zig Bee无线通信数据包括两部分:一部分是电梯轿厢的呼梯数据;另一部分是轿厢上的安全电路检测点信号数据。所有数据按照电梯正常行驶的需要, 有序地发送给bp304主板。

(1) 轿厢呼梯部分。该部分数据是轿厢内招呼梯通信数据。在有线的情况下, bp304主板是以其专设的SP2 (485端口) 与轿厢串行板进行通信。而现在所用的Zig Bee无线通信是将SP2所接的485模块换成Zig Bee无线模块。该Zig Bee无线模块是基于STM32W108的Zig Bee无线射频EMZ3148B可编程模块。由于bp304主板芯片电源为5 V供电系统, 而STM32W108芯片为3.3 V供电系统。因此, 为了兼容该系统, 还需要为该模块设计一块底板。硬件设计原理图如图2所示。

(2) 安全回路部分。该部分数据为轿厢上安全电路检测数据。

安全电路对于电梯正常安全的行驶、维修、维护等有着非常重要的作用。在电梯中, 设有众多的安全保护装置, 负责时刻监控着电梯的运行状态, 一旦电梯出现某种故障或处于某种状态可能导致危险时, 某个安全保护装置就会有所察觉, 切断驱动主机和制动器的电源, 从而使电梯停止运行, 保护使用者的人身安全。根据国家标准GB7588—2003《电梯制造与安全规范》[8,9]的规定, 如果某个故障 (第一故障) 与随后的另一个故障 (第二故障) 组合导致危险情况, 那么最迟应在第一故障元件参与的下一个操作程序中使电梯停止。只要第一故障仍存在, 电梯的所有进一步操作都应是不可能的。因此, 系统对安全电路检测方面也显得尤为重要。

另外, 安全电路的安全触点, 必须做到搭牢后可分开。针对上述问题, 本研究分别在硬件和软件上对该问题进行研究。

3 模拟轿厢控制器的硬件设计

轿厢的控制器安装于轿厢顶部, 负责收集轿厢呼梯数据、安全电路信号和接收bp304主板的控制信号。

3.1 主芯片部分

主控制芯片采用的是ST (意法半导体) 推出的32位ARM Cortex-M3, 功能强大, 代码执行力强, 本研究选用该芯片主要是考虑到以后可能加入语音对讲、以太网等功能。

模拟轿厢主控板通过串口TX2 (BP) 和RX2 (BP) 与Zig Bee无线模块连接, 用于与bp304电梯主控板无线通信, 无线模块上电后会自动激发射频芯片的发射和接收使能。模拟轿厢控制器所接的模块与bp304主控制所接模块在硬件结构上相同, 主芯片上其他脚是做轿厢门驱、光幕等功能的电气控制, 与本研究主题不相关, 这里不做介绍。主控制芯片电路如图3所示。

3.2 轿厢安全电路检测部分

本研究中, 安全电路检测点分别在安全回路中的检修急停回路、轿门锁回路、厅门锁回路。bp304主控器在与SLP (轿厢通讯) 时, 会根据通许协议接收并处理该类数据。另外, 为满足国家对特种设备的安全标准, 需要保证对安全电路的检测要非常的可靠。经研究分析, 而设计的安全电路的外围检测电路如图4所示。

3个对安全电路检测点电压转换电路。安全回路的供电频率是50 Hz, 电压是220 V。该电路原理即是将安全电路检测点的电信号先通过双向TVS管降压, 再通过一个全波整形电路, 最后经过光耦隔离输出信号给单片机, 然后再经过Zig Bee无线发送给bp304主板。此时, 安全电路的检测信号经过该电路的全波整流, 再经过光耦的隔离输出, 其产生的信号是幅值为3.3 V, 频率为100 Hz的脉冲信号。信号转换示意图如图5所示。而且轿厢控制模拟器上的芯片, 也只接收该脉冲信号的驱动。若光耦出错, 或者安全电路出现任意问题, 光耦的输出端的输出不会是频率100 Hz的脉冲信号, 这时候bp304电梯主板在接收不到通过轿厢模拟控制器所发的安全电路正常信号后, 会马上切断电梯交流接触器中止电梯动作, 直到故障修复为止。

4 模拟轿厢无线通信软件设计

轿厢的通信系统主要内容包括轿厢照明信号、开关门到位信号、光幕信号等。由于轿厢通信系统的设计并不涉及到具体数据内容, 笔者只对轿厢通信系统的通讯时序以及通讯流程进行具体研究。系统通讯时序如图6所示。

bp304主板与轿厢控制器的通信报文主要有7帧。按顺序依次命名为报文1~报文7, 报文的最长字节为26个字节。其中第4帧为功能数据包, 包内容可变, 根据安全电路, 轿厢工作要求而定。

系统未建立连接时, bp304主板每隔50 ms向SLP (轿厢) 发送第1号报文数据, 直到收到SLP相应的正确应答才能进行接下来的数据通信。另外, 电梯主控制器bp304在发送报文的同时要求能收到自己的发出信息, 即实现自发自收。只有在bp304收到自身发出的信息并在3 ms内收到SLP的回复报文后, 系统通信才能建立连接。在通讯阶段中, bp304将循环的向轿厢控制器发送报文1~报文7共有7个数据帧, 轿厢控制器在收到每个数据帧后, 需要在3 ms内将对应的数据帧回复给bp304。否则, bp304会判定此通讯连接不稳定或者是通讯失败, 并向轿厢控制器发送报文1, 尝试重新建立连接。

bp304与轿厢模拟控制器串口设置, 波特率为38 400 bps, 8位数据位, 1位停止位, 无奇偶校验位。其发送和接收数据帧格式都为每帧帧头固定为16位进制的0x7E, 帧尾固定为0x18。每帧数据倒数第2字节为校验字节。校验字节为该字节前所有字节之和。轿厢在验证所接收到数据的对错就是计算出接收数据的校验字节, 然后再与正确字节去比较。

由于无线数据的传输数据较为容易受到外界的干扰, Zig Bee协议本身对数据传输的保障之外, Zig Bee模块对数据并没有识错能力。因此, 在设计模拟轿厢控制器时, 为最大限度地保障轿厢的通信可靠性, 避免通信过程中丢帧的现象, 提高程序的鲁棒性, 模拟轿厢控制器程序流程设计如图7所示。

Zig Bee模块中STM32W108串口使用中断的方式接收数据, 通过串口的数据监听发现, 轿厢通讯的报文头字节与尾字节固定。因此, 为实现报文数据的完整接收, 减少通讯的误码率, 系统设置了监控计数器和接收计数器, 在接收和处理数据时分别做相应的处理。

当串口产生接收中断后, 系统会首先检查数据的内容。若为头字节, 那么系统会清理接收计数器, 并将数据送入缓存, 同时对数据进行实时校验, 直到收到尾字节为止。另外, 每次在串口产生接收中断时, 监控计数器会被清零。对于监控定时器的时间设定是按照如下的方法进行处理的。

一个字节的接收时间为:

式中:T—传输时间, s;Datebit和Stopbit—一个字节的数据位和停止位个数;Baudrate—串口波特率。

根据系统设定参数代入可得T为0.000 234 s, 即234μs。考虑到系统数据处理和其他语句执行所需要的时间, 设定监控定时时间为260μs。

系统在串口每接收一个字节的时候, 监控计数器会在接收中断中清零。另外在每隔260μs的监控定时器中断中, 该监控计数器加1, 同时判定监控计数器是否累计增加到3。当监控计数器计数到3, 指的是数据帧相邻字节之间的接收时间间隔的最大时间间隔。若该计数器达到3或者超出3, 这意味着串口中断已经在超出3个字节的时间长度下没有接收到数据了, 说明数据传输受到干扰或轿厢产生故障。此时系统将直接清零接收计数器, 丢弃之前接收的数据, 从头开始接收数据。这样可以避免在接收数据时, 第一帧数据接收到一半后受到干扰, 这一帧后面的数据没有接收到, 收到的却是下一帧送过来的数据, 或者是更后面送来的数据, 从而保证数据完整可靠。

5 实验测试

检测轿厢与主板是否建立通讯的依据主要是看bp304主控板的显示器上是否显示“no entry”, 该信号表示系统已建立稳定通信, 但没有轿厢的呼梯信号;若显示“no connection SLP”, 则表示SLP (轿厢) 并没有与bp304主板建立稳定通信连接。没有加入通信模块, 主控制器未与轿厢建立连接如图8所示。加入无线模块后, 主控制器与轿厢连接成功如图9所示。带有无线模块的模拟轿厢控制器的工作状态如图10所示。

实验得出, 在接入Zig Bee无线通信模块后, 与轿厢通信正常, Zig Bee模块外接2dbi SMA全向天线, 距离经测试可达到100 m, 基本达到设定目标。因此该实验测试基本认定成功。

6 结束语

本研究提出的轿厢无线通信方式虽然在该实验中测试成功, 但是对于电梯这种特种装备而言, Zig Bee无线技术不能仅仅是在实验的环境中运行成功便可直接应用于实际电梯运行中, 必须得在现场亦或是在电梯试验塔上做出更多的测试与改进, 以应对各种环境影响以及环境中不可预知的干扰。

另外, 电梯轿厢的有线通信是使用特制的屏蔽电缆线进行通信, 对于外界的抗干扰性较强, 通过强大的媒介, 可进行高速的数据通信。但有线的连接势必会影响电梯的安装布局, 复杂的布线还容易影响维修安装人员的工作进度, 甚至造成安装错误等困扰。还有就是随之而来的成本问题, 电梯电缆用线随着楼层增高, 使用量和质量要求也会随之加大, 使得电梯最后的安装成本也大幅增加。采用Zig Bee无线通信虽然没有线方式那么稳定可靠, 但是它方便快捷、成本低廉, 还能解决布线问题和提高检修人员在排查故障效率。目前国内市场上尚无将无线应用在轿厢上, 本研究应用Zig Bee无线通信于轿厢上, 只是对将来无线技术应用于电梯轿厢上做出铺垫准备工作。若能够更好地解决无线通信中信号干扰问题的话。那么依据Zig Bee特点, 如Zig Bee通信支持多址接收。只有收到与自己地址符合的数据包才接收数据, 这就给组网[10]带来很大的方便, 在电梯群控中也可适用。在此基础上, 还可以增加语音或者视频信号的传输, 例如在轿厢中安装无线对讲机, 或者无线监控仪器等。只要在主控界面开设视频串口或者语音串口, 就可实时与电梯轿箱内人员通信并能对轿厢进行无线监控[11]。

摘要:为解决在电梯安装和检修过程中布线繁琐和故障排查困难等问题, 将ZigBee无线通信技术应用到了电梯轿厢的控制系统中。开展了对电梯电路结构和轿厢通信原理的分析, 建立了轿厢模块与电梯主控制器bp304之间的通信联接, 提出了改进电路和优化通信程序的方法。在德国奔克bp304电梯控制系统平台上对采用STM32W108 ZigBee射频芯片无线收发器的轿厢通信进行了评价, 在分别安装ZigBee模块的轿厢控制器与电梯主控制器之间进行了无线通信实验。研究结果表明, 轿厢与主控制器无线通信有效距离最远可达到140 m, 满足一般32层建筑的电梯轿厢通讯的有效距离;无线数据通信能保证所接收数据帧的正确性和完整性, 确保轿厢控制器能与电梯主控制器建立稳定通信连接;无线的使用节约了整个轿厢控制系统的布线成本。

关键词:ZigBee,电梯,无线通信,STM32F107,STM32W108

参考文献

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