基于ZigBee的星内无线通信网络研究与设计-论文.pdf

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1、第41卷第3期空间控制技术与应用Vo1．41NO．32015年6月AerospaceControlandApplicationJun．2O15基于ZigBee的星内无线通信网络研究与设计木孙赫婕，华更新，吴军，梁洁玫(北京控制工程研究所，北京100190)摘要：为研究星内网络从有线线缆到无线网络的可行性，分析星内无线通信的需求，针对卫星通信特点设计并实现了一个典型的星型ZigBee无线通信网络，对星内无线通信协议和传输性能进行了测试．实验结果表明所设计的无线通信网络能够满足星内无线通信对于低数据率、近距离的敏感器和部分执行机构的

2、组网需求，并且网络性能稳定．关键词：星内通信；无线网络；ZigBee中图分类号：V443文献标志码：A文章编号：1674．1579(2015)03．0058．05DOI：10．3969／i．issn．1674．1579．2015．03．012ResearchandDesignofZigBee—-BasedIntra·-SatelliteWirelessCommunicationSUNHejie，HUAGengxin，WUJun，LIANGJiemei(BengInstituteofControlEngineering，Beng1

3、00190，China)Abstract：Forthefeasibilityfromtraditionalcabletowirelessforintra—satellitenetwork，therequirementsoftheintra—satellitecommunicationsareanalyzed．AstartopologynetworkbasedonZigBeeisdesignedandrealized，andthewirelesscommunicationtestiscarriedout．Thetestresult

4、sshowthatthisZigBee—basedintra—satellitenetworkcanachievethenetworkrequirementsforslowdatarate，close-distancesen—sorsandactuator，anditisstableforcommunication．Keywords：intra—satellitecommunication；wirelessnetwork；ZigBee会)发布的880．0．G一2绿皮书对于空间任务中无0引言线通信网络技术应用于舱内的可行性和优势进

5、行了调研，提出了建议．在航天领域，星内网络从传统线缆网络到无线ZigBee作为短距离无线通信技术的一种，具有网络是一个发展趋势．星内网络重点需要解决大量网络容量大、功耗低的特点．本文分析了星内无线通的敏感器／执行机构和控制计算机之间的互连问题．信的需求，对ZigBee是否适用于星内通信进行了探与传统的接口线缆网络相比，无线网络可以比较好索，设计了一种基于ZigBee的星内无线通信网络，的解决电缆多、电气系统连接关系复杂、卫星总装繁并通过了测试．对于充分发挥无线技术的优势，将琐的问题．ZigBee网络应用于星内提供了参考．无线技术

6、在星内通信的应用在国外已有一些探索，但是在应用适用性上大部分都是理论数值，尚缺1面向星内通信的适用性分析少实验验证数据．NASA的“Fly—By-Wireless”(无线飞行)计划⋯对各种无线技术在卫星和飞船上的应由于卫星运载的成本很高，卫星对质量和能耗用进行了研究．CCSDS(国际空间数据系统咨询委员的要求越来越高；而且随着星载电子系统功能的不十二五民用航天预先研究资助项目收稿日期：2015-01—08第3期孙赫婕等：基于ZigB。的星内无线通信网络研究与设计。59·断完善和增强，敏感器、执行机构的数量不断增多，理与调度，并负

7、责上传信息的汇聚和节点指令下发，所以对节点的个数也提出了要求；同时，星内无线通连接无线网络与星内有线网络等外部网络．信由于其独特的环境需求(太空强电磁干扰、强日光照射以及修理维护困难等)要求无线节点非常坚固，软硬件具有高强壮性和容错性；另外，除了有效载荷与星载计算机之间的数据通信要求高带宽、高实时性外，大部分星载电子设备之间的无线连接只需要中低数据传输速率．综上所述，对于星内无线通信协议的选择和评价标准主要有电源消耗、对于节点的支持个数、对于错误和干扰的鲁棒性．ZigBee可以很好地满足图1星内无线通信模型要求．Fig．1Int

8、rawirelesscommunicationmodel(1)电源消耗低在星载电子系统的应用中，能耗是一个需要慎2．2无线节点设计重考虑的问题．ZigBee协议充分考虑到低功耗的要与普通环境下的无线网络相比，ZigBee在星内求，在非工作模式下，ZigBee节点