本發(fā)明屬于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)領(lǐng)域,涉及一種無線傳感器網(wǎng)絡(luò)覆蓋控制系統(tǒng)。
背景技術(shù):
無線傳感器網(wǎng)絡(luò)(wirelesssensornetworks,wsn)是一種分布式傳感網(wǎng)絡(luò),它的末梢是可以感知和檢查外部世界的傳感器。wsn中的傳感器通過無線方式通信,因此網(wǎng)絡(luò)設(shè)置靈活,設(shè)備位置可以隨時更改,還可以跟互聯(lián)網(wǎng)進行有線或無線方式的連接。通過無線通信方式形成的一個多跳自組織網(wǎng)絡(luò)。wsn的發(fā)展得益于微機電系統(tǒng)(micro-electro-mechanismsystem,mems)、片上系統(tǒng)(systemonchip,soc)、無線通信和低功耗嵌入式技術(shù)的飛速發(fā)展。wsn廣泛應(yīng)用于軍事、智能交通、環(huán)境監(jiān)控、醫(yī)療衛(wèi)生等多個領(lǐng)域。
無線傳感器網(wǎng)絡(luò)通常密集部署且節(jié)點能量有限,如果所有節(jié)點同時工作,不僅會導(dǎo)致收集過多冗余數(shù)據(jù),而且相鄰節(jié)點競爭信道帶來數(shù)據(jù)包沖突。因此,在滿足網(wǎng)絡(luò)覆蓋質(zhì)量要求下,如何合理地對節(jié)點進行調(diào)度是網(wǎng)絡(luò)覆蓋控制研究的一個重要課題。
目前,現(xiàn)有技術(shù)中急需一種無線傳感器網(wǎng)絡(luò)覆蓋控制系統(tǒng)。
技術(shù)實現(xiàn)要素:
本發(fā)明的目的在于提供一種無線傳感器網(wǎng)絡(luò)覆蓋控制系統(tǒng)。
其具體技術(shù)方案為:
一種無線傳感器網(wǎng)絡(luò)覆蓋控制系統(tǒng),包括數(shù)據(jù)采集模塊、通信模塊、定位模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、數(shù)據(jù)控制模塊、遠程數(shù)據(jù)監(jiān)控中心和供電模塊,所述數(shù)據(jù)采集模塊、通信模塊、定位模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、數(shù)據(jù)控制模塊、遠程數(shù)據(jù)監(jiān)控中心依次連接,所述數(shù)據(jù)采集模塊、通信模塊、定位模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、數(shù)據(jù)控制模塊、遠程數(shù)據(jù)監(jiān)控中心分別與供電模塊連接;
所述數(shù)據(jù)采集模塊用于采集無線網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)情況;
所述通信模塊用于傳送無線網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)情況;
所述定位模塊用于定位節(jié)點的位置;
所述數(shù)據(jù)處理模塊用于處理無線網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)情況;
所述數(shù)據(jù)控制模塊用于對無線網(wǎng)絡(luò)的覆蓋進行控制;
所述遠程數(shù)據(jù)監(jiān)控中心用于對無線網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點位置和覆蓋質(zhì)量進行監(jiān)控;
所述供電模塊用于整個系統(tǒng)的供電。
進一步,所述數(shù)據(jù)采集模塊包括傳感器和a/d轉(zhuǎn)換器。
進一步,所述供電模塊包括電池、dc/dc能量轉(zhuǎn)換器。
進一步,所述通信模塊包括射頻收發(fā)芯片、功放芯片、基帶電路。
進一步,所述定位模塊的功能包括節(jié)點自身定位和外部目標定位。
進一步,所述定位模塊采用dv-hop定位算法。
進一步,所述數(shù)據(jù)控制模塊采用實時模糊推理。
與現(xiàn)有技術(shù)相比,本發(fā)明的有益效果為:
本發(fā)明的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)覆蓋控制系統(tǒng)通過定位模塊對節(jié)點進行定位,通過通信模塊與網(wǎng)關(guān)節(jié)點聯(lián)系,再由網(wǎng)關(guān)節(jié)點將信息傳送給通信模塊,將數(shù)據(jù)發(fā)送至遠程數(shù)據(jù)監(jiān)控中心,從而控制網(wǎng)絡(luò)中的各節(jié)點。通信模塊集成了射頻收發(fā)芯片、功放芯片、基帶電路,可以完整實現(xiàn)收發(fā)信號和調(diào)制解調(diào)全部功能,并且能夠遠距離監(jiān)控各節(jié)點的分布情況。
附圖說明
圖1是無線傳感器網(wǎng)絡(luò)覆蓋控制系統(tǒng)的原理圖;
圖2是dv-hop定位算法流程圖;
圖3是數(shù)據(jù)控制模塊采用實時模糊推理的流程圖。
具體實施方式
下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明的技術(shù)方案作進一步詳細地說明。
如圖1所示,一種無線傳感器網(wǎng)絡(luò)覆蓋控制系統(tǒng),一種無線傳感器網(wǎng)絡(luò)覆蓋控制系統(tǒng),包括數(shù)據(jù)采集模塊、通信模塊、定位模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、數(shù)據(jù)控制模塊、遠程數(shù)據(jù)監(jiān)控中心和供電模塊,所述數(shù)據(jù)采集模塊、通信模塊、定位模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、數(shù)據(jù)控制模塊、遠程數(shù)據(jù)監(jiān)控中心依次連接,所述數(shù)據(jù)采集模塊、通信模塊、定位模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、數(shù)據(jù)控制模塊、遠程數(shù)據(jù)監(jiān)控中心分別與供電模塊連接;
所述數(shù)據(jù)采集模塊用于采集無線網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)情況;
所述通信模塊用于傳送無線網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)情況;
所述定位模塊用于定位節(jié)點的位置;包括節(jié)點自身定位和外部目標定位,前者是后者的基礎(chǔ),所述定位模塊采用bd/gps雙系統(tǒng)導(dǎo)航授時模塊,支持單系統(tǒng)獨立定位和多系統(tǒng)聯(lián)合定位。具體的定位過程:未知節(jié)點首先測量到相鄰節(jié)點的距離或角度,然后計算到鄰近信標節(jié)點的距離或方位,在計算到鄰近信標節(jié)點的距離時,可以計算未知節(jié)點到信標節(jié)點的直線距離,也可以用二則之間的跳段距離作為直線距離的近似;未知節(jié)點在計算出到達算個或三個以上信標節(jié)點的距離或角度后,計算未知節(jié)點的坐標,得到對求得的節(jié)點的坐標進行求精,提高定位精度,減少誤差。本發(fā)明在采用距離向量定位機制,未知節(jié)點首先計算與信標節(jié)點的最小跳數(shù),然后估算平均每條的距離,利用最小跳數(shù)乘以平均每跳的距離,再利用三邊測量法或極大似然估算法計算未知節(jié)點的坐標,距離向量算法使用平均每跳距離計算實際距離,對節(jié)點的硬件要求低,實現(xiàn)簡單,達到節(jié)能的效果。
如圖2所示,所述定位模塊采用dv-hop定位算法,該算法不需要進行節(jié)點之間的距離測量,節(jié)點不需要任何附件硬件支持,從而減少能耗。該定位算法首先使用距離矢量交換協(xié)議,使網(wǎng)絡(luò)中所有節(jié)點獲得局錨節(jié)點的跳數(shù),然后錨節(jié)點計算網(wǎng)絡(luò)平均每跳距離,并將其廣播到無線網(wǎng)絡(luò)中,當接收到校正值后,節(jié)點根據(jù)跳數(shù)計算與錨節(jié)點的距離。
節(jié)點邊界的定位算法采用圖像處理的邊界定位方法,每個傳感器節(jié)點從相鄰節(jié)點收集到信息,并獨立是否判定是否有邊界通過它們的公差半徑,該算法能量消耗處于較低的水平。
所述數(shù)據(jù)處理模塊用于處理無線網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)情況;節(jié)點根據(jù)自己收到的相鄰節(jié)點信息檢查自己傳感任務(wù)是否可以由相鄰節(jié)點完成,從而判定自己是否為冗余節(jié)點。如果確定自己為冗余節(jié)點,則該節(jié)點將廣播一條狀態(tài)通告消息,隨后進入休眠狀態(tài),節(jié)約自身有限能量,其它的節(jié)點繼續(xù)工作,以完成傳感任務(wù),當相鄰節(jié)點無法完成傳感任務(wù)時,原來的節(jié)點由休眠狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榛钴S狀態(tài),與其它傳感器節(jié)點組成無線網(wǎng)絡(luò),還可以由新增節(jié)點加入網(wǎng)絡(luò),從而實現(xiàn)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的擴充,進而達到無線傳感器網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍的擴大。
如圖3所示,所述數(shù)據(jù)控制模塊用于對無線網(wǎng)絡(luò)的覆蓋進行控制。所述數(shù)據(jù)控制模塊采用實時模糊推理,保證計算的實時性,較高的控制精度,較短的調(diào)節(jié)時間,從而到達節(jié)能的目的。
所述遠程數(shù)據(jù)監(jiān)控中心用于對無線網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點位置和覆蓋質(zhì)量進行監(jiān)控;
所述供電模塊用于整個系統(tǒng)的供電。
所述數(shù)據(jù)采集模塊包括傳感器和a/d轉(zhuǎn)換器。
所述供電模塊包括電池、dc/dc能量轉(zhuǎn)換器。
所述通信模塊包括射頻收發(fā)芯片、功放芯片、基帶電路。所述通信模塊采用介質(zhì)訪問控制(mac)協(xié)議。具體采用的b-mac協(xié)議,可應(yīng)用于不同流量的網(wǎng)絡(luò),采用shockburst技術(shù)將與射頻協(xié)議有關(guān)的高速信號處理放到芯片內(nèi),提供高速的數(shù)據(jù)傳輸。所述通信模塊具體通信過程為:傳感器的節(jié)點射頻處于接收狀態(tài),等待網(wǎng)關(guān)節(jié)點詢問,網(wǎng)關(guān)節(jié)點依次收集所有傳感器節(jié)點的位置信息,網(wǎng)關(guān)節(jié)點收集的位置依次傳遞給通信模塊。
本發(fā)明的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)覆蓋控制系統(tǒng)通過定位模塊對節(jié)點進行定位,通過通信模塊與網(wǎng)關(guān)節(jié)點聯(lián)系,再由網(wǎng)關(guān)節(jié)點將信息傳送給通信模塊,將數(shù)據(jù)發(fā)送至遠程數(shù)據(jù)監(jiān)控中心,從而控制網(wǎng)絡(luò)中的各節(jié)點。通信模塊可以完整實現(xiàn)收發(fā)信號和調(diào)制解調(diào)全部功能,并且能夠遠距離監(jiān)控各節(jié)點的分布情況。
以上所述,僅為本發(fā)明較佳的具體實施方式,本發(fā)明的保護范圍不限于此,任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明披露的技術(shù)范圍內(nèi),可顯而易見地得到的技術(shù)方案的簡單變化或等效替換均落入本發(fā)明的保護范圍內(nèi)。