專利名稱：全電池供電微能耗自組織多路由無線傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種全電池供電微能耗自組織多路由無線傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展到現(xiàn)在，從傳感器網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展歷史看，第一代傳感器網(wǎng)絡(luò)點(diǎn)對點(diǎn)傳輸，具有簡單信息獲取能力。第二代傳感器網(wǎng)絡(luò)獲取多種信息的綜合能力，采用串/并接口與傳感控制器相聯(lián)。第三代傳感器網(wǎng)絡(luò)20世紀(jì)90年代后期，智能傳感器采用現(xiàn)場總線連接傳感控制器構(gòu)成局域網(wǎng)絡(luò)。比較出名的是美國Echelon公司的LonWorks分布式測控網(wǎng)絡(luò)。第四代傳感器網(wǎng)絡(luò)從21世紀(jì)初開始，以IEEE802. 15. 4即ZigBee無線傳感器網(wǎng)絡(luò)為標(biāo)志，開始蓬勃發(fā)展起來。 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)就是將各種傳感器(溫度、濕度、壓力、振動、光照、氣體等)通過
無線的方式構(gòu)成任意的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?，形成區(qū)域無線覆蓋。傳感器網(wǎng)絡(luò)能夠?qū)崟r監(jiān)測、感知和采
集網(wǎng)絡(luò)分布區(qū)域內(nèi)的各種環(huán)境或監(jiān)測對象信息，傳送給需要這些信息的用戶。 而自組織無線傳感器網(wǎng)絡(luò)(Self Organizing Wireless Sensor Networks)作為
新興技術(shù)，是目前國際上研究的熱點(diǎn)，其在軍事、環(huán)境、健康、家庭、商業(yè)、空間探索和災(zāi)難拯
救等領(lǐng)域展現(xiàn)出廣闊的應(yīng)用前景。但是現(xiàn)有的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)通常功耗較大，因此通常選
用交流供電，這樣大大地限制了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用范圍。

實(shí)用新型內(nèi)容為了克服上述缺陷，本實(shí)用新型的目的在于提供一種全電池供電微能耗自組織多路由無線傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。 為達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型全電池供電微能耗自組織多路由無線傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，包括 —個以上的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，用于完成數(shù)據(jù)采集； Sink節(jié)點(diǎn)，用于多跳中繼傳輸和數(shù)據(jù)匯聚接收；其中，所述的Sink節(jié)點(diǎn)和無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)組成無線自組織網(wǎng)絡(luò)； 網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)，與Sink無線通信連接，用于完成無線和有線信號轉(zhuǎn)換； 監(jiān)控中心，與網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)有線通信連接，完成區(qū)域數(shù)據(jù)的綜合處理，以Sink節(jié)點(diǎn)和
它周圍的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)組成的節(jié)點(diǎn)族完成定位計(jì)算。 優(yōu)選的，所述的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)由傳感探測單元、微控制單元、無線傳輸單元和供電單元組成；其中， 傳感探測單元，由傳感器進(jìn)行監(jiān)測區(qū)域內(nèi)待測對象的信息采集；[0013] 微控制單元，實(shí)現(xiàn)對采集數(shù)據(jù)的分析、處理和存儲；[0014] 無線傳輸單元，負(fù)責(zé)低功耗短距離節(jié)點(diǎn)間通信；[0015] 供電單元，用于向上述單元提供能源。 優(yōu)選的，所述供電單元包括由電池、動態(tài)功率管理單元和動態(tài)電壓調(diào)度單元組成。[0017] 采用上述結(jié)構(gòu)，本實(shí)用新型全電池供電微能耗自組織多路由無線傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)個有如下特點(diǎn) 1、節(jié)點(diǎn)體積小、功耗低、可靠性高、保密性好、價格便宜 2、無中心、自組織、多跳路由、動態(tài)拓?fù)?，可以自由組網(wǎng)，形成一個信息可以自由傳
遞或接力傳遞的具有自由拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的無縫網(wǎng)絡(luò)[0020] 3、節(jié)點(diǎn)數(shù)量眾多，分布密集[0021] 4、具有定位功能 由于有上述的特點(diǎn)，本實(shí)用新型全電池供電微能耗自組織多路由無線傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)可以在任意區(qū)域形成一個傳感器網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)對靜止或移動設(shè)備、人員、車輛或其他物體的狀態(tài)、屬性等相關(guān)信息的自動采集、識別、跟蹤、控制。

圖1為本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)框圖。
圖2為無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的結(jié)構(gòu)框圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對本實(shí)用新型作進(jìn)一步地說明。 如圖l和圖2所示，本實(shí)用新型的全電池供電微能耗自組織多路由無線傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng) 為達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型全電池供電微能耗自組織多路由無線傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，包括 —個以上的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)l，用于完成數(shù)據(jù)采集； Sink節(jié)點(diǎn)2，用于多跳中繼傳輸和數(shù)據(jù)匯聚接收；其中，所述的Sink節(jié)點(diǎn)和無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)組成無線自組織網(wǎng)絡(luò)； 網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)，與Sink無線通信連接，用于完成無線和有線信號轉(zhuǎn)換； 監(jiān)控中心，與網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)有線通信連接，完成區(qū)域數(shù)據(jù)的綜合處理，以Sink節(jié)點(diǎn)和
它周圍的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)組成的節(jié)點(diǎn)族完成定位計(jì)算。 其中，上述的無線自組織網(wǎng)絡(luò)簡稱自組網(wǎng)，又稱移動多跳網(wǎng)(ad hocnetwork)，國外稱為MANET(mobile ad hoc network)。這類網(wǎng)絡(luò)沒有固定的路由器，所有節(jié)點(diǎn)都能夠以任意方式移動和動態(tài)連接，這類網(wǎng)絡(luò)的每個節(jié)點(diǎn)都充當(dāng)路由器的角色，它們?yōu)樽约汉途W(wǎng)絡(luò)中的其他節(jié)點(diǎn)發(fā)現(xiàn)和維護(hù)路由，能夠做到無論何時何地，在通信范圍內(nèi)的任意節(jié)點(diǎn)都能自由組網(wǎng)。也就是說，自組網(wǎng)的覆蓋范圍是自組網(wǎng)內(nèi)所有節(jié)點(diǎn)有效通信范圍的總和。因此，具有自組網(wǎng)支持的通信設(shè)備在野戰(zhàn)條件下有著非常重要的地位和作用。自組網(wǎng)通過對網(wǎng)絡(luò)的自動重組，大大提高了網(wǎng)絡(luò)的連通性和抗毀性。 其中，如圖2所示，上述的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)1由傳感探測單元、微控制單元、無線傳輸單元和供電單元組成；其中， 傳感探測單元，由傳感器進(jìn)行監(jiān)測區(qū)域內(nèi)待測對象的信息采集；[0035] 微控制單元，實(shí)現(xiàn)對采集數(shù)據(jù)的分析、處理和存儲；[0036] 無線傳輸單元，負(fù)責(zé)低功耗短距離節(jié)點(diǎn)間通信；[0037] 供電單元，用于向上述單元提供能源。 為了實(shí)現(xiàn)微功耗、全電池供電，所述供電單元包括由電池、動態(tài)功率管理單元和動態(tài)電壓調(diào)度單元組成。同時，在節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)上采用微型化，節(jié)點(diǎn)采用以兩節(jié)普通5號AA電池供電，則可維持更長的工作時間。在以網(wǎng)絡(luò)形式工作狀態(tài)下，通過合理的設(shè)置節(jié)點(diǎn)發(fā)射機(jī)的接收、發(fā)射以及待機(jī)狀態(tài)，可有效地延長節(jié)點(diǎn)的使用壽命。其中，上述的動態(tài)功率管理，將節(jié)點(diǎn)分為5種工作狀態(tài)，由操作系統(tǒng)負(fù)責(zé)切換；動態(tài)電壓調(diào)度DVS，根據(jù)負(fù)載狀態(tài)調(diào)整供電電壓；再配合解決網(wǎng)絡(luò)時間同步問題，以及采用擴(kuò)頻通信、傳感器節(jié)點(diǎn)接入認(rèn)證/鑒權(quán)、數(shù)據(jù)水印和數(shù)據(jù)加密等技術(shù)提高網(wǎng)絡(luò)的安全性，避免網(wǎng)絡(luò)的某些節(jié)點(diǎn)和某些網(wǎng)段互發(fā)大量的無用數(shù)
權(quán)利要求一種全電池供電微能耗自組織多路由無線傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，其特征在于，包括一個以上的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，用于完成數(shù)據(jù)采集；Sink節(jié)點(diǎn)，用于多跳中繼傳輸和數(shù)據(jù)匯聚接收；其中，所述的Sink節(jié)點(diǎn)和無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)組成無線自組織網(wǎng)絡(luò)；網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)，與Sink無線通信連接，用于完成無線和有線信號轉(zhuǎn)換；監(jiān)控中心，與網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)有線通信連接，完成區(qū)域數(shù)據(jù)的綜合處理，以Sink節(jié)點(diǎn)和它周圍的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)組成的節(jié)點(diǎn)族完成定位計(jì)算。
2. 如權(quán)利要求1所述的全電池供電微能耗自組織多路由無線傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，其特征在于，所述的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)由傳感探測單元、微控制單元、無線傳輸單元和供電單元組成；其中，傳感探測單元，由傳感器進(jìn)行監(jiān)測區(qū)域內(nèi)待測對象的信息采集；微控制單元，實(shí)現(xiàn)對采集數(shù)據(jù)的分析、處理和存儲；無線傳輸單元，負(fù)責(zé)低功耗短距離節(jié)點(diǎn)間通信；供電單元，用于向上述單元提供能源。
3. 如權(quán)利要求1所述的全電池供電微能耗自組織多路由無線傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，其特征在于，所述供電單元包括由電池、動態(tài)功率管理單元和動態(tài)電壓調(diào)度單元組成。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種全電池供電微能耗自組織多路由無線傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，為解決現(xiàn)有傳感器網(wǎng)絡(luò)功耗大等問題而發(fā)明。包括一個以上的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，用于完成數(shù)據(jù)采集；Sink節(jié)點(diǎn)，用于多跳中繼傳輸和數(shù)據(jù)匯聚接收；其中，所述的Sink節(jié)點(diǎn)和無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)組成無線自組織網(wǎng)絡(luò)；網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)，與Sink無線通信連接，用于完成無線和有線信號轉(zhuǎn)換；監(jiān)控中心，與網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)有線通信連接，完成區(qū)域數(shù)據(jù)的綜合處理，以Sink節(jié)點(diǎn)和它周圍的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)組成的節(jié)點(diǎn)族完成定位計(jì)算。采用上述結(jié)構(gòu)，可以在任意區(qū)域形成一個傳感器網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)對靜止或移動設(shè)備、人員、車輛或其他物體的狀態(tài)、屬性等相關(guān)信息的自動采集、識別、跟蹤、控制。
文檔編號H04W52/02GK201479382SQ20092015979
公開日2010年5月19日 申請日期2009年6月15日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月15日
發(fā)明者盧江, 李甘偉, 林尚俊 申請人:北京四維星科技有限責(zé)任公司