上世纪90年代以来,随着电子装备的精密化、复杂化和高集成化,相应的维护与保障设备也进一步发展,传统的装备维护模式已经无法应对现在的需求。新一代的维护与保障系统要求对电子装备的全程状态和相关参数进行监控。目前部分电子装备健康管理平台采用RFID(Radio Frequency Identification)射频识别系统来对被测装备进行各种健康参数的采集。当RFID阅读器将相关数据从数据采集标签中读出以后,通过有线通信的方式发送回服务器。这样的数据传输方式技术非常成熟,但是其布局复杂、难以展开的弊端也越来越明显。面对上述问题,如果采用无线的方式来替代有线通信,就可以不再受线缆的约束,进行灵活的网络布局。ZigBee网络是目前非常热门的一种无线个域网络通信技术,它具有组网简单灵活、功耗低、开发周期短等优势,非常适合应用在数据传输并不频繁以及较难维护的地方。本文将电子装备健康管理平台的RFID数据采集系统与ZigBee网络混合组网以替代传统的有线通信。首先分析了RFID射频识别系统与短距离无线通信网络混合组网的可行性。仔细研究了ZigBee技术的特点、网络结构以及协议各层的工作机制。在分析了电子装备健康管理平台的框架之后,设计出了ZigBee无线网络与RFID系统混合组网的方案,总结出RFID与ZigBee混合组网的四个关键技术。研究出采用德州仪器的CC2430芯片为主控芯片的设计方案,并设计出ZigBee-RFID硬件节点。通过分析对比选择MSSTATE_LRWPAN协议栈,编写了ZigBee协调器和路由器节点的下位机程序,并着重描述了ZigBee-RFID节点的下位机程序设计,通过对应用层有限状态机的设计实现各个应用状态的顺利切换。在RFID与ZigBee的混合组网能验证和测试中达到了理想的性能。最后,通过一种将一个全局问题分解成一套本地问题的方法,得出了一种寻找最大网络生存时间的优化算法,仿真验证表明该算法通过对超帧的合理设置可以提高网络最大生存时间。通过测试验证和仿真,RFID与ZigBee的混合组网实现的各项既定功能,优化算法降低了寻找网络的最优配置的复杂度,均达到了预期的目标。
