一种无线多媒体传感网定位测试系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种无线多媒体传感网定位测试系统，更具体的说，尤其涉及一种采 用定向天线和信号强度来实现被测试节点定位的无线多媒体传感网定位测试系统。
【背景技术】
[0002] 无线传感网（WSN)中的节点定位是WSN众多研宄和应用的基础，也是一个研宄热 点。而如何测试和评判定位算法和定位系统的性能目前没有低成本的可靠手段。首先我们 需要一个高精度的定位系统，虽然差分定位技术定位精度很高，但是系统复杂，成本高昂； 而超宽带（UWB)和801. 15.4a啁啾扩频（CSS)等基于时间的定位方法具有很高的定位精 度，但是这些方法需要单独的测距过程，网络开销较大，不适合无线多媒体传感网定位测 试，同时也存在成本高的问题；人工标定测量的方法繁琐且耗时，可扩展性差。另外测试系 统还应能够进行定位数据的展示和存档。但是目前还没有合适的无线多媒体传感网测试平 台及测试方法。
【发明内容】
[0003] 本发明为了克服上述技术问题的缺点，提供了一种无线多媒体传感网定位测试系 统。
[0004] 本发明的无线多媒体传感网定位测试系统，包括数据管理服务器、多个主测试装 置以及多个终端测试装置，多媒体传感网中的被测试节点与终端测试装置经通信线连接， 主测试装置与被测试节点进行自组网，主测试装置用于接收被测试节点的数据并将其转发 至数据管理服务器，数据管理服务器通过对接收的数据进行分析和运算，实现被测试节点 的定位并对定位算法进行分析；其特别之处在于：所述主测试装置由微控制器以及与其相 连接的电源模块、卫星定位接收模块、无线收发模块、存储模块、全向天线及多个均匀分布 的定向天线组成，主测试装置通过卫星定位接收模块获取自身的经炜度坐标；所述终端测 试装置由微控制器以及与其相连接的电源模块、卫星定位接收模块、存储模块及与被测试 节点相连接的测试节点接口组成，终端测试装置通过自身的卫星定位接收模块获取经炜度 坐标；主测试装置通过全向天线和多个定向天线分别实现与终端测试装置之间的发送和接 收，主测试装置通过无线收发模块将自身采集的数据和接收的终端测试装置的数据发送至 数据管理服务器；数据管理服务器根据接收的数据对被测试节点进行定位并评价定位方法 的准确性。
[0005] 本发明的无线多媒体传感网定位测试系统，所述主测试装置和终端测试装置的微 控制器均连接有环境光传感器、三轴加速度计、温湿度传感器、显示模块和按键。
[0006] 本发明的无线多媒体传感网定位测试系统，所述主测试装置和终端测试装置的电 源模块均由可充电磷酸铁锂电池和太阳能电池板组成，可充电磷酸铁锂电池和太阳能电池 板的输出经电源切换电路与微控制器相连接，微控制器经环境光传感器对电源切换电路进 行控制，微控制器经电量计电路检测可充电磷酸铁锂电池的电压。
[0007] 本发明的无线多媒体传感网定位测试系统，所述主测试装置和终端测试装置的微 控制器、存储模块均分别采用主控单片机、铁电存储器。
[0008] 本发明的有益效果是：本发明的无线多媒体传感网定位测试系统，主测试装置上 设置有多个定向天线，终端测试装置上设置有与被测试节点相连接的测试节点接口，通过 计算被测试节点与主测试装置上的定向天线的夹角以及信号强度，可计算出被测试节点的 坐标，也可通过计算被测试节点与两个主测试装置上定位天线的夹角，来获取被测试节点 的坐标。通过比较定位方法计算出的被测试节点的坐标与通过卫星定位接收模块获取的坐 标的差值，来评价定位计算方法的优劣。
[0009] 该定位测试系统可同时测量被测试无线传感网节点的经炜度、海拔、加速度、方 向、时间位置相参数，结合装有定向天线的无线传感网接收模块记录无线信号强度，可进行 基于信号强度的定位系统测试，基于惯性导航的定位测试，以及结合卫星定位、信号强度和 惯性导航的综合定位测试。该测试装置在接收无线数据的同时完成定位数据采集，测试方 法简单，并可采集环境光强、电量、温湿度等辅助参数。另外该测试系统通过太阳能电池板 和可充电电池为测试装置供电，并根据环境变化进行合理的工作模式切换，可满足测试系 统长时间室外定位测试的要求。同时该定位测试系统可用于定位算法的研宄和测试。
【附图说明】
[0010] 图1为本发明的定位测试系统中主测试装置的电路原理图；
[0011] 图2为本发明的定位测试系统中终端测试装置的电路原理图；
[0012] 图3为本发明的无线多媒体传感网定位测试系统的布设原理图；
[0013] 图4为典型定向天线的方向性原理图；
[0014] 图5为采用4个定向天线以90度间隔均匀放置的结构图；
[0015] 图6为利用与定向天线的夹角以及信号强度的大小对被测试节点进行定位的原 理图；
[0016] 图7为利用与三个主测试装置上的定位天线的夹角对被测试节点进行定位的原 理图。
[0017] 图中：1终端测试装置，2主测试装置，3数据管理服务器，4被测试节点，5无线收 发模块。
【具体实施方式】
[0018] 下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。
[0019] 本发明的无线多媒体传感网定位测试系统由数据管理服务器、多个主测试装置以 及多个终端测试装置组成，被测试节点设置于终端测试装置上，与其具有相同的经炜度和 海拔坐标，主测试装置与被测试节点通过自组网的形式形成无线多媒体传感网，用于将自 身采集的数据和接收的被测试节点的数据转发至数据管理服务器，以便数据管理服务器进 行存储、管理和分析。
[0020] 如图1所示，给出了本发明的定位测试系统中主测试装置的电路原理图，其由主 控单片机以及与其相连接的电源模块、卫星定位接收模块、无线收发模块、全向天线、多个 定向天线、陀螺仪、三轴加速度计、铁电存储模块、温湿度传感器、按键模块和显示模块组 成，主测试装置通过卫星定位接收模块获取自身的经炜度和海拔坐标，通过无线收发模块 与数据管理服务器向通信。主测试装置通过陀螺仪和三轴加速度计可获取自身的运动方向 和加速度大小，通过铁电存储模块可存储自身采集和接收的数据，通过温湿度传感器可获 取周围环境中的温度和湿度信息，按键模块可对主测试装置的工作状态或模式进行控制， 显示模块用于显示有关信息。主控单片机还可连接其他传感器。
[0021] 主测试装置通过全向天线向被测试节点发送数据，并通过定向天线接收被测试节 点发送的数据，并根据定向天线接收的无线信号来对被测试节点进行定位。
[0022] 如图2所示，给出了本发明的定位测试系统中终端测试装置的电路原理图，其由 主控单片机以及与其相连接的电源模块、卫星定位接收模块、测试节点接口、陀螺仪、三轴 加速度计、铁电存储模块、温湿度传感器、按键模块以及显示模块组成，终端测试装置通过 卫星定位接收模块获取自身的经炜度和海拔坐标，通过陀螺仪和三轴加速度计获取自身