对发明的技术方案进行详细说明。
[0043] 本实施设计了一种无线传感监测网络中数据连续实时采集和传输方法。
[0044] 1、该网络是一个由多个叶子节点簇、一个无线网关、一个管理节点组成的多信道 网络，每个不同的叶子节点簇运行在不同的信道。管理节点负责发送网络启动包、同步包给 所有簇的叶子节点。叶子节点将不同信道簇的数据发送给无线网关。无线网关最后将数据 发送给监控中心，如图1所示。
[0045] 2、如图2所示，连续实时采集传输无线传感网络传输机制运行流程图。流程步骤如 下：
[0046] 1)网络启动时，管理节点和所有叶子节点处于同一个公共信道。当管理节点发出 启动命令包，在命令包内加入时间标签Τοι，命令包发送给所有的叶子节点。
[0047] 2)叶子节点收到来自管理节点的启动命令包后切换到自身的信道，同时记录下当 前自己的时间标签Tll，T21, ...，Tml，并设置各自相应的时间延时触发第一次米集、第一次发 包时刻、发包周期。
[0048] 3)管理节点经过一个采集周期减去一个采样时间的时间后，不断切换信道，并将 含有时间标签TQ2的第二个同步包发送出去，刚好落在每个叶子节点第一个采集周期的最后 一个采样时间内。此时，所有叶子节点中断程序中当收到来自管理节点的第二个同步包后 也立即记录下当前自己的时间标签T 12，T22，. . .，Tm2，并根据采集周期设置第二次触发发送 时刻，如图3所示。
[0049] 4)完成上述1 )、2 )、3)后，一个信道内的叶子节点启动TDMA发送机制，在一个采集 周期内必须要将所有叶子节点的数据发送给多信道基站，否则数据采集将会溢出。同时还 要预留这个采集周期的最后一次采样时间给叶子节点的同步包接收用。
[0050] 5)以此类推，此后所有叶子节点不断周期性执行发送数据。
[0051] 6)当管理节点运行达到一个同步周期后，此时进行第三次同步包发送，所有叶子 节点刚好处于第N个周期的最后一次采样时间内，因此所有叶子节点重复3、4。
[0052] 7)以此类推，管理节点根据同步周期按照步骤6进行同步所有的叶子节点。
[0053] 3、目前节点数据发送采用TDMA分时机制，保证节点与节点之间发送数据不发生碰 撞。具体的实现方式有两种，一种是采集时钟与发送时钟相同的方式，另一种是采集时钟和 发送时钟不同的方式。
[0054] (1)采集时钟与发送时钟相同：此方法是在每次采集结束后立刻发送的方法;在节 点程序中共用一个定时器中断来触发采集和发送的指令，例如一次采集结束后，所有节点 将此次采集的数据包依次延时发送，但是任何节点在所有节点发包期间都不能进行采集行 为，这种方式下网络处于非实时采集状态，
[0055] (2)采集时钟与发送时钟不同：本申请专利采用此方法，采用不同的定时器中断来 触发采集和发送的指令，如图4所示。其中，timerB用于采集，timerA用于节点定时发送，两 个timer来自于一个时钟源，便于同步采集时钟和发送时钟的调节。当第a次采集周期结束 后进入新一轮采集周期，节点开始按照规定的发送时钟来发送上一轮采集周期采集到的由 第a次采集的数据封装成的一个数据包，这种方法是目前我们采用的，在一个采集周期内必 须要将所有节点的数据包发送出去。
[0056] 叶子节点的TimerA和TimerB分别是发送时钟和采样时钟。叶子节点的TimerA和 TimerB必须来自同一个时钟源，只有这样才能将将两个Timer都进行同步。其中，TimerA设 置了节点的发包间隔，触发节点发包。而TimerB设置了节点的采样间隔，触发节点采样。叶 子节点捕捉对比模块对管理节点的同步包中的tBCN和叶子节点中的tTMR进行对比，并对 TimerA和TimerB进行同步调节。
[0057] 4、叶子节点的总体发送和接收数据时隙如图5所示，在第一个采集周期内节点只 进行采集不进行数据发送，同时在第一个采集周期内的第j次采样到最后一次采样(假设为 第k次采样)进行网络中所有信道上节点的时间同步操作。从第k+Ι次采集开始在后续的每 个采集周期内，时间分为数据发送区和同步包接收区，采集周期的前j次采样是数据发送 区，该时间内所有叶子节点将上一采集周期封装的数据包发送出去，采集周期的后k_j次采 样是同步包接收区，所有信道的叶子节点都会陆续收到各自信道上的同步包。
[0058] 5、对于叶子节点而言，保证在一个采样周期to内，所有在该采样周期内发包叶子 节点的发包时间与叶子节点之间的发包间隙时间总和小于一个采样周期时间，即t2NTs+(N Ts + I)t3 < to,如图6所示。其中，ti是叶子节点的采样触发到采样结束的时间，为2-3个tick，在 这个时间内采样不能被叶子节点的发包或者收包中断打断。t 2为第i个信道上任意一个叶 子节点发包时间，设射频模块的包帧头为Fh(bit)，射频发包速率为Sr(Kbit/s)，叶子节点射 频模块的有效载荷包长为Pi(bit)，可得到一次数据包发送时间为t 2=(Pi+Fh)X8/Sr<3t3⑴ 为一个采集周期内的第i个信道上任意一个叶子节点的发包开始时刻距离本次采样结束时 刻的时间，或者是叶子节点(非第一个节点和最后一个节点）发包结束时刻距离下一个节点 的发包开始时刻的时间，或者是一个采样时间内的最后一个叶子节点发包结束时刻距离下 一次采样开始的时间，或者是形成数据包的最后一次采样时间内的最后一个叶子节点的发 包结束时刻距离下一次采集周期开始时刻的时间。t 3 = ATsto,其中，ATs⑴其物理意义是第i 个信道上所有的采集节点之间发包时隙，以及采集节点发包与采集中断的时隙，取值为 0.1-0.2之间。^为一个采集周期内叶子节点的个数。to为采样周期，若叶子节点的采样频 率为以似），那么4 = 1八。因此，综合上述有1&1{^2^+(1 + 1)4}<以，其中，1 = 1， 2，......，m。将 t2，t3，t〇 计算公式代入 t2NTs+(NTs + l)t3 < to中，可得
:其中，i = l，2,......,m。由模型可知，叶子节点之 间发送时隙与一个采样时间内可容纳的节点个数NTs、采集通道N。、采样频率f、发送速率Sr、 以及M's有关。
[0059] 6、管理节点同步包发送机制为保证在一个采样周期to内，所有在该采样周期内管 理节点在所有信道上发同步包时间和与理节点发给各信道同步包的间隙时间的总和小于 一个米样周期时间，即t5Ncs+(Ncs + l)t4 < t〇。其中，t5为管理节点在每一个信道上的发包时 间，如图7所示。射频模块的包帧头为Fh，有效载荷包长为4bit是管理节点发来的时间标签 包，在第i个信道上发送一次同步包的发送时间为t 5=(4+Fh)X8/Sr<3t4为采样周期内的第 一个信道同步包收包开始时刻距离本次采样结束时刻的时间，或者是信道同步包(非第一 个信道和最后一个信道)收包结束时刻距离下一个信道的收包开始时刻的时间，或者一个 采样时间内的最后一个信道同步包收包结束时刻距离下一次采样开始时刻的时间。? 4 = λ Csto，ACs其物理意义是信道同步包收包时隙，以及同步包收包与采集中断的时隙。取值为 0.01-0.02之间。N Cs为在第i个信道上一个采样周期内同步包的个数或者信道个数。同样，to 为米样周期。将?5，t4，t〇代入t5Ncs+(Ncs+l ) t4 < t〇中，可得
I.J 由模型可知管理节点信道之间发送时隙与信道个数NCs、叶子节点采样频率f、管理节点发送 速率Sr、以及ACs有关。
[0060] 7、叶子节点数据包不定周期发送机制是第一次发包时刻Tse3ndfirst是在第二个发送 包形成的第一次采样时间内。由于一个采集周期时间后不同的叶子节点在第二个采集周期 内的偏移时间不同，这与所有节点在一个周期内的部署顺序有关，因此不同的叶子发包时 间T sendfirst是不同的。Tsendfirst等于一个采集周期时间Tpkt与Ts⑴之和，如图8所示。
[0061] 设任意一个信道的叶子节点t2集合的集合分别为…Cud， rjri y rj~t .rrr rj~t j r「 ^ rv~f j j rrm "jy y ^v(2) * ^si2W ? . ,人 t;") . ，
[0062] 因此，又有TsendfirsfTpkt+Tshj),其中，i = l，2，. . .，m。由于一个采样时间内一共 有NTs⑴个节点，一