专利名称：一种事件自适应的传感器节点的制作方法
技术领域：
本发明涉及无线传感器网络和物联网技术领域，尤其涉及事件自适应的无线传感器节点节能休眠方法。
背景技术：
随着无线传感器节点与网络技术的发展，无线传感器的应用范围越来越广，专业性也越来越强。各种专业传感器节点的产生，也对无线传感器网络的组网带来了挑战大量专业传感器节点(如环境监测中的降雨量传感器、PH值监测器，医疗环境的血压、心电传感器等等)，需要由专业的传感设备制造商提供；而其通信、组网能力，又随应用需求环境的变化而不同，传感设备制造商在此方面无法提供兼容各种需求的通信方式。另外，随着无线传感器网络在各种领域应用的不断推广，设计面向各种环境的通用传感器节点，并提高传感器节点的节能效率，成为一个迫切需要解决的问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，提供一种能面向各种环境，并通过提高节能效率，延长其生存期的传感器节点。本发明为了解决上述问题所采用的技术方案是，一种事件自适应的传感器节点，包括相互独立的传感模块和通信模块，传感模块与通信模块通过通用接口相连；所述传感模块用于采集应用环境中的数据，并通过通用接口将采集到的数据发送至通信模块；所述通信模块用于，用于当通信模块处于运行状态时，接收从通用接口传递过来的数据，并进行组网，将接收到的数据通过网络接口发送至网络，并预测下一个事件发生时间，并根据预测的下一个事件发生时间来确定通信模块的唤醒时段；当没有数据需要通信模块收发时，通信模块进入休眠状态，直至唤醒时段到达，通信模块被唤醒进入运行状态；所述事件为传感模块每次采集并向通信模块发送数据。本发明采用传感模块与通信模块分离的方式，将数据采集功能与通信功能分开独立设置，解决传感设备面向复杂环境的专业性需求和通信组网中的适用性、兼容性需求，形成一种新的无线传感器节点架构。其中传感模块和通信模块可以独立设计，由不同行业的制造商各自生产，只需要其中采用通用的接口方式。另外，考虑到节能问题，不同的传感模块对数据的采集周期不同、频率不同，而通信模块若始终保持工作状态，随时准备从传感设备接收数据、并发向传感器网络的话，那么通信模块将产生很大的能量消耗，并影响整个传感器节点的生存期。发明提出了通信模块的自适应休眠机制。通过预测下一个事件发生时间来设置通信模块的唤醒时间，以实现休眠后的自动唤醒，休眠机制降低了通信模块的能量消耗，提高整个传感器节点的生存时间。进一步的，为了提高预测的准确性，通信模块根据预测结果与实际发生结果的吻合度对下一个事件发生时间的预测结果进行调整。
进一步的，通信模块根据预测的下一个事件发生时间与最近事件发生时间的间隔来确定通信模块处于休眠时段时的休眠深度，所述间隔越长，休眠深度越深。本发明的有益效果包括(I)将传感器分为传感模块和通信模块，利于传感模块和通信模块的标准化生产，提高传感器节点对不同环境的适用性与兼容性；(2)在此基础上提出的事件自适应分级休眠机制能够提高通信模块的节能效率，延长传感器节点的生存期。
图I是通用传感器节点示意图。图2是表示系统休眠时间的预测方法。图3是传感器节点事件发生时刻与休眠时间的关系。图4是通信节点休眠程度选择过程。
具体实施例方式为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，对本发明做更进一步的说明。首先，通用传感器节点由两个部分组成传感模块与通信模块，并使用通用接口将传感模块和通信模块连接起来，如图I所示。传感模块主要负责采集各种应用环境中的数据，并通过通用接口与通信模块连接，从而应用于不同行业的传感设备(如环境监测、医疗卫生、军事等等)，可由不同行业的设备制造商提供，而不需要考虑其通信功能。通信模块主要负责接收传感设备从通用接口传递过来的数据，并进行组网，以便把这些数据发送到最终网络中的sink节点(汇聚节点)。通信模块的制造，只需要配以标准的通用接口，并考虑设备本身的组网通信要求，而不需要考虑各种不同行业不同类型的数据采集需求。通用接口为连接传感设备与通信设备的通道，只要都使用通用接口，采用AD (模拟量输入接口)、GPIO (通用输入/输出接口)或USB (通用串行总线)等方式，数据采集与组网通信可各自独立，由不同的制造商独立提供。通用接口需统一参考已有标准(如RS232、USB、RJ45等)，或制订新的标准。本发明将传感模块每次采集并向通信模块发送数据看作一个事件，来实现基于传感事件的通信模块自适应休眠方法。通过自适应休眠，降低通信模块的能量消耗，其具体处理流程如下(I)初始化假设初始时刻为V前三个事件EpE2、E3发生的时间分别记为Wt3，其时间间隔依次表示为T1 = tft。，T2 = t2-t!> T3 = t3-t2。(2)事件发生时间预测设当前时刻前溯三个事件的发生时间先后依次为\_2，ti_1; ti;其临近两事件时间间隔依次为 IV2 == ti-ti-io 贝U下一个事件Ei+1的发生时间ti+1可以根据前三个事件的发生时间进行预测。预测方法如下令Iii表示事件发生间隔Ti与IV1的变化速率，则
权利要求
1.一种事件自适应的传感器节点，其特征在于，包括相互独立的传感模块和通信模块， 传感模块与通信模块通过通用接口相连；所述传感模块用于采集应用环境中的数据，并通过通用接口将采集到的数据发送至通信模块；所述通信模块用于，用于当通信模块处于运行状态时，接收从通用接口传递过来的数据，并进行组网，将接收到的数据通过网络接口发送至网络，并预测下一个事件发生时间， 并根据预测的下一个事件发生时间来确定通信模块的唤醒时段；当没有数据需要通信模块收发时，通信模块进入休眠状态，直至唤醒时段到达或者有事件发生，触发通信模块被唤醒进入运行状态；所述事件为传感模块每次采集并向通信模块发送数据。
2.如权利要求I所述一种事件自适应的传感器节点，其特征在于，通信模块根据预测的下一个事件发生时间的方法是
3.如权利要求2所述一种事件自适应的传感器节点，其特征在于，通信模块还根据预测结果与实际发生结果的吻合度对下一个事件发生时间的预测结果进行调整。
4.如权利要求3所述一种事件自适应的传感器节点，其特征在于，还根据预测结果与实际发生结果的吻合度对下一个事件发生时间的预测结果进行修正的方法是
5.如上述任意一项权利要求所述一种事件自适应的传感器节点，其特征在于，通信模块据预测的下一个事件发生时间来确定通信模块的唤醒时段为(ti+1' _σ，ti+1, +σ)，其中ti+/为下一个事件发生预测时间，2 σ为通信模块对应每次事件的工作时长。
6.如权利要求I所述一种事件自适应的传感器节点，其特征在于，通信模块计算预测的下一个事件发生与最近事件发生的时间间隔，当时间间隔小于设定的最小阈值时，不进入休眠状态，继续保持运行状态，当时间间隔大于等于设定的最小阈值时，根据预测的下一个事件发生与最近事件发生的时间间隔来确定通信模块处于休眠时段时的休眠深度，所述间隔越长，休眠深度越深。
7.如权利要求6所述一种事件自适应的传感器节点，其特征在于，休眠状态分为三个深度轻度休眠、中度休眠和深度休眠； 在基本休眠模式下，传感器节点关闭收发模块，降低处理器运行速率； 在中度休眠模式下，传感器节点关闭收发模块、闭数字稳压器，降低处理器运行速率； 所述深度休眠模式下，传感器节点关闭收发模块、数字稳压器、系统时钟，降低处理器运行速率。
8.如权利要求I所述一种事件自适应的传感器节点，其特征在于，所述通用接口为AD接口、GPIO接口或USB接口。
全文摘要
本发明提供一种事件自适应的传感器节点，采用传感模块与通信模块分离的方式，将数据采集功能与通信功能分开独立设置，解决传感设备面向复杂环境的专业性需求和通信组网中的适用性、兼容性需求。另外，提出了通信模块的自适应休眠机制，通过预测下一个事件发生时间来设置通信模块的唤醒时间，以实现休眠后的自动唤醒，休眠机制降低了通信模块的能量消耗，提高整个传感器节点的生存时间。
文档编号H04W88/02GK102625425SQ201210049808
公开日2012年8月1日 申请日期2012年2月29日 优先权日2012年2月29日
发明者冷甦鹏, 毛玉明, 董晓俊, 韦云凯 申请人:电子科技大学