传感器系统的制作方法
本发明涉及用于传感器组的系统、方法和计算机程序代码。本发明的实施例的应用包括具有一群传感器的土木工程项目(如隧道)的仪器，所述一群传感器组用于确定结构的不同部分的相对运动。
背景技术：
用于监测例如土木工程结构的典型传感器往往是大型庞大的装置，其部分原因是需要有效长度的电池寿命。这相应地意味着部署相对较少的传感器。迄今为止，改进这种传感器的方法集中在改进用于位置确定的加速度计技术。然而，发明人已经意识到，在解决这个问题的方式中范式转变是可能的。
技术实现要素：
因此，根据本发明提供了一种用于测量系统的传感器之间的相对距离的传感器系统，该传感器系统包括至少两个传感器，其中每个所述传感器包括与微处理器相耦接的rf收发器和用于控制微处理器的存储程序代码，其中所述存储程序代码包括用于执行以下操作的代码：使用所述rf收发器从所述传感器向第二传感器发送一个或多个数据比特的组；使用所述rf收发器从所述第二传感器接收对接收所述数据比特的组的肯定应答；确定所述发送和所述接收之间的时间差；和为所述时间差补偿所述第二传感器的微处理器在所述第二传感器接收到所述数据比特的组和发送所述肯定应答之间的处理延迟，以确定表示到所述第二传感器的距离的计时数据。
在从属权利要求中阐述了本发明的更多特征和方面。
附图说明
现在将参照附图通过进一步的示例来描述本发明的这些和其它方面，其中：
图1示出了根据本发明的实施例的传感器系统的示意图；
图2示出了根据本发明的实施例的用于确定表示传感器之间距离的计时数据的流程图；
图3示出了根据本发明的更多实施例的传感器系统的示意图；
图4示出了根据本发明的实施例的在系统中采用传感器的隧道的示意图；
图5示出了根据本发明的实施例的用于确定两个传感器之间的rssi距离的流程图；
图6示出了根据本发明的实施例的基站和传感器；
图7示出了根据本发明的更多实施例的传感器系统；以及
图8示出了根据本发明的实施例的如何确定传感器族的图。
具体实施方式
本发明人已经认识到，如果可以减少单个传感器的功耗，也可以减少传感器尺寸，并且部署更多的传感器变得实际可行。相应地，部分地由于可以通过更精细的位置网格来监视位置，并且由于从原理上可以将一个传感器测量到多个其他传感器的距离的能力用作更可靠性地确定何时一个传感器相对于其它传感器移动的基础，这意味着可以降低无线传输距离要求，并且还有助于更精确的位置监控。
图1示出了用于测量至少两个传感器102、104之间的相对距离的传感器系统100。每个传感器包括与微处理器110、112相耦接的rf收发器106、108和存储程序代码114、116。
每个传感器102、104(节点)可以包括相关联的节点标识符126、128，下面将进一步描述。
每个传感器102、104可以包括加速度计和/或倾斜计130、132，其可以用于例如检查/确认从计时和/或信号强度导出的其他距离数据是正确的，如下面将进一步描述的。
在一些实施例中，每个传感器102、104可以包括实时时钟122、124，其可以是片上微处理器实时时钟，如下面将进一步描述的。
如图2的流程图所示，代码114、116被配置为将一个或多个数据比特的组118从一个传感器发送到另一个传感器(步骤202)；接收返回的肯定应答120(步骤204)；和确定所述发送和所述接收之间的时间差δt(步骤206)。更具体地，所述代码为所述时间差补偿第二传感器的微处理器在第二传感器接收到数据比特的组和发送肯定应答之间的处理延迟(步骤208)，以确定表示到第二传感器的距离的计时数据(步骤210)。应当理解，由于第二传感器中的微处理器的处理延迟是已知的，所以可以交换步骤206和208或基本同时执行步骤206和208。
在传感器系统的实施例中，非常令人惊奇的是，可以使用微处理器时钟，来基于信号的往返计时(或者在同步的传感器时钟的情况下，有可能是单向计时)确定传感器位置。之所以令人惊奇是因为通常希望能够以1mm级的精度(小于50mm或小于10mm)确定传感器位置，而没有期望微处理器时钟提供这种计时精度(光行进3mm需要大约10ps)。由于技术人员知道典型微处理器具有可能影响计时精度的复杂的且准非确定性的内部管理动作，上述问题是复杂的。
为了解决后一个问题，在一些优选实施例中，控制第二传感器的微处理器的代码可以有意地包括在将肯定应答发送回第一传感器之前对接收到的数据比特进行操作的冗余代码。所使用的精确指令并不重要，但所执行的指令往往会降低准非确定性的效应。当基于往返时间确定距离时，可以通过检查相关的机器代码来将由第二传感器的微处理器执行的指令周期的总数相加，然后将该总数用于补偿往返计时。
由于每个传感器使用相同的指令、寄存器等(其可以在机器代码中定义)是至关重要的，当确定在第二节点处实现的指令时，优选的是用汇编语言/机器代码(或至少检查任何编译的代码)来定义这些指令。一个示例性指令集包括从输入读取接收到的比特、将该比特写入寄存器、从寄存器中读取比特、然后发回肯定应答的指令。然而，在其他实施例中，可以采用更复杂的指令。然而，指令应该具有定义的cpu周期数，其中这些周期数总是相同的。
在实施例中，可以有利地采用的另一种策略是发送多组不同长度的数据比特，例如，单比特、字节、字和长字中的两个或更多个。然后可以例如通过平均来组合来自这多组数据比特的计时。这也有助于提高总体精度。技术人员将理解，当发送多个数据比特时，应当建立一致的计时点，例如基于用于执行发送指令的已知时间；且接收也一样。在实施例中，可以通过确定比特/字节/双字发送时间和比特/字节/字/双字接收时间之间的差来确定往返时间，更具体地，基于根据与处理器相关联的时钟(通常是微处理器芯片的板载时钟)确定的时间的肯定应答接收时间。
令人惊奇的是，已经发现，往返计时精度根据比特组的长度而变化，较长组的计时比单比特组的计时更精确，因此，在一些实施例中优选的是发送字节或字。
如前所述，在实施例中，传感器测量往返时间的集合，例如100次往返时间，并且取平均值。在一些优选实施例中，在发送了一个或一组比特/字节/字之后，存在允许第二传感器的微处理器清除其寄存器并使之空转的延时，不这样的话，第二传感器的微处理器可能将不可预测数量的附加周期相加。在一个实施例中，允许1秒量级的延时，以降低内部管理造成的计时中断的风险。
在一些实施例中，已经发现，通过将各传感器中的实时时钟122、124(实施例中，用于测确定往返时间所依据的绝对时间的片上微处理器实时时钟)同步，有可能实现精确的计时/距离测量。
在一些优选实施例中，通过执行一组指令以便例如将比特加载到寄存器、读出比特、发送比特和接收肯定应答，来在实验室中校准一对传感器。通过这种方法，可以确定每个传感器的cpu周期数(本领域技术人员将理解有多种方式来确定所需的周期数)，并且优选地，可以校准小的无线电延迟。在实施例中，传感器可以都具有相同类型的微处理器和相关代码部分，因此一次校准可以满足一组传感器。
技术人员将理解，当确定两个传感器之间的距离时，往返时间应减半。
更一般地，在优选实施例中，将多个往返时间(在发送数据比特和接收肯定应答之间)平均化，例如，大于10、50或100个的这样的时间。
传感器系统的实施例可以包括一个或多个传感器，其中系统基于相对接收信号相位的变化来测量距离变化的。该方法可以与上述距离测量技术组合使用，或独立于上述技术使用，系统中的传感器都可以是基于相位的、或者基于计时的、或者包括采用信号相位和用于距离测量的计时二者的一些(或全部)传感器。
因此，具体地，在实施例中，系统的传感器可以包括至少两个rf接收器(用于相位确定)和微处理器。可以将接收器接收到的f信号组合(特别是在rf域中)，以确定信号之间的相对相位差。例如由于传感器之间的距离变化而引起的相位差的变化导致相位差的变化(例如，将传感器分开移动将增加相位差)。在在被存储程序代码控制下使用微处理器的实施例中，通过测量这种相位变化，根据相位差的变化确定该传感器与另一所述传感器的间隔的变化。
如本领域技术人员将理解的，距离和相位通常通过相位角θ°＝360°.f.δt相关，其中，δt实际上是给定rf信号的传播速度(其可以根据温度而变化——参见下方描述)的情况下的距离的度量。
在一些实施例中，优选地(但非必须地)，每个传感器包括以相同频率操作的两个rf收发器。一个传感器发送相同频率的两个信号，优选地但非必须地使用两个单独的收发器。在接收传感器处，两个接收器(收发器)中的每一个接收两个发送信号的组合。两个接收器的输出被组合/比较，以确定这些接收信号之间的相位差。针对该相位差建立一个参考值，然后确定该参考值的变化，其中将这种变换转化为两个传感器之间的距离(也可能是方向)的变化。在实施例中，每个传感器可以具有n个收发器，其中n＝1，2，3或更多；在实施例中，一个或多个收发器在两个或更多个频带(例如800-900mhz和2.4ghz)中的每一个中操作。
可选地，传感器的每个接收器可以包括相应的发射器，以将接收到的rf信号转发到第三传感器。第三传感器具有如上所述进行操作的rf接收器(收发器)。因此，实际上，可以通过在中间节点或传感器处转发接收到的rf信号来测量第一和第三传感器之间的距离的变化，在所述中间节点处，两个接收器中的每一个接收并向第三传感器重新发送接收到的信号，其中在第三传感器处确定距离变化。这使得系统对起点和终点(第一和第三传感器)在垂直于传感器之间的连线上的相对位置的变化不敏感，其中沿着所述连线测量距离的变化(纵向)。在传感器网格中，可以以这种方式创建多个包括三个传感器的组，以提高距离确定的精度。
可以通过对来自加速度计的数据进行积分，求出垂直于连接两个传感器的连线的方向上的距离变化。这种距离变化进而可以用于确定第一传感器对着第二传感器的垂直运动的起点和终点位置之间的角度。
本领域技术人员将理解，在上述系统的变型中，一个传感器可以确定一个或多个其它传感器的方向。因此，再次，方向的集合定义了传感器的相对位置(并且可以采用参考距离或测量距离来定义系统的比例尺)。因此，传感器可以基于到其他传感器的测量距离和方向中的一个或两个来确定其他传感器的位置。
在具体实施例中，传感器(如本文所述的或不具有本文所述特征)可以包括多个加速度计，以允许传感器确定重力方向。具体地，可以采用沿相互正交的x轴、y轴和z轴中的每一个对齐的3个加速度计。这种布置允许确定重力方向(因此确定传感器的方向)，受到不确定性的影响使得传感器成为当前布置。这种不确定性可以在安装时解决(安装人员以特定方式安装传感器)，或者可以通过使用6个加速度计来自动解决。当传感器方向已知时，可以确定其它传感器的一个或多个方向。
如上所述的传感器系统的优选实施例包括至少3个传感器或4个传感器302、304、306、308，如图3的传感器系统300所示(通常传感器系统包括更多的传感器；为了清楚起见，在图3中省略了图1所示的传感器的特征)，并且每个传感器包括用于测量到其可以“看见”的其他2、3、4个或更多个传感器的距离并且将该信息传送给其可以“看见”的其他传感器中的至少每一个的代码。在图3的示例中，传感器302、304、306和308中的每一个“看见”传感器系统300中的所有其它传感器。然而，在一些实施例中，并非所有传感器都“看见”所有其他传感器。这样，以三个传感器为顶点的传感器三角形中的传感器知道三角形的边长。因此，传感器三角形中的每个传感器能够确定三角形中所有传感器的相对位置。本领域技术人员将认识到，这可以扩展到更大的传感器组，例如4、5、6、7个或更多个传感器。
三个传感器之间的三个距离的集合足以定义平面三角形，并且在传感器布置平面中可以定义多个传感器，例如隧道中的传感器环。
图4示出了其中采用传感器环402的隧道400。在该示例中，传感器402a“看到”位于隧道400的相同横截面上的传感器和最靠近传感器402a的另一横截面上的传感器。利用四个(或更多)传感器节点可以将位置扩展到三维。然而，一般来说，可以定义的传感器到相邻传感器节点的距离集合越多越好。在传感器系统的实施例中，每个传感器具有其自己的标识符；在一个实施例中，所述标识符包括在分组报头，更具体地ipv6报头；传感器节点可以具有名称和/或编号。本领域技术人员将理解，以这种方式，单个传感器可以确定其自身和相邻传感器之间的距离和方向；可以参考公共或共享的3d坐标系来测量方向。
在一些优选实施例中，传感器还能够基于接收信号强度指示(rssi)来确定到第二传感器的距离。这可以是第一传感器看见的第二传感器的信号强度，反之亦然，或者这两者，本领域技术人员应清楚通常接收到的信号强度有很多噪声，往往有几个数量级的变化，并且对移动、反射和光敏感。然而发明人发现，令人吃惊的是，可以通过在很长的时间段(例如大于1天、5天或7天)内进行平均，来使用信号强度来确定优于10mm或优于1mm的距离。如本领域技术人员将认识到的，可以使用路径损耗方程将接收信号强度转换为绝对距离，但是并不一定提供绝对距离的精确测量。因此，在实施例中，将由接收信号强度测量的距离用于确定通过如前所述的信号计时的距离测量。因此，在一些实施例中，通过信号强度测量的距离变化可以用于唤醒传感器的另一部分和/或激活用于基于计时确定距离的代码。附加地或替代地，通过信号强度来测量的距离可以用于验证通过计时测量的距离(例如，检查计时距离在由rssi距离确定的合理/预期边界内)。在实施例中，除了在长时间段上平均之外，可以可选地以其他方式对信号强度数据进行滤波。
原则上，可以基于接收信号强度来确定传感器节点之间的距离，而不采用往返计时或单向计时。
因此，本发明还提供了一种用于测量系统的传感器之间的相对距离的传感器系统，所述传感器系统包括至少两个传感器，其中每个所述传感器包括与微处理器相耦接的rf收发器和用于控制微处理器的存储程序代码。如图5所示，存储程序代码包括以下代码：测量来自所述第二传感器的信号的接收信号强度(rssi)(步骤502)；和在至少一天的时间段上对所述接收信号强度进行积分(步骤506)，以确定到所述第二传感器的rssi距离优于10mm或优于1mm(步骤508)。在该示例中，在步骤504可以采用对rssi数据进行附加低通滤波，这是可选性的。
在实施例中，使用上述方法或不使用这种长期积分(尽管通常将采用较短期的积分/平均)的两个传感器之间的距离可以采用路径损耗模型来基于rssi的变化确定两个传感器之间的距离变化。然后可以根据传感器的环境或位置来选择路径损耗模型，例如，针对彼此相对距离较远的传感器，可以使用自由空间路径损耗模型，并且针对彼此较为相近的传感器，可以使用第二(短距离)模型。可以在安装传感器时手动设置所使用的模型，例如选择编程到特定传感器中，或者可以由系统来确定要使用的模型，例如基于所确定的传感器之间的距离或通过寻求以实现传感器之间的(测量的)距离的自相容集合，或者基于测量的信号强度(针对弱传播路径使用第一模型，针对强传播路径使用第二模型)。
例如，所假设的自由空间信号传播区域(或者等同于极远区域)中的无线电信道损耗可以由自由空间模型来建模：
其中，
在较强的信号(近域信号传播区域)中，可以使用以下模型：
其中，
当测量结构(例如隧道)时，优选地，传感器被布置成使得它们彼此具有视线，或者至少该传感器组彼此具有视线。例如，在隧道中，传感器可以布置成环，每个环定义一个平面，环的一个模式连接到第二环中的传感器。这不是必需的，但是有助于基于路径损耗方程确定传感器之间的距离。本领域技术人员将理解，存在几种版本的路径损耗方程，并且可以采用任何方便的方式。下面给出一个例子：
其中dcal是用于校准rssical的已知校准距离，并且n约为2。
在另一示例中，
其中，pr(d)是定位节点传感器的接收功率，pr(do)是信标节点传感器的接收功率(在实施例中具有距离基站的已知距离(do))；xσ是阴影衰落效应，它是一个高斯随机变量，平均值等于零且标准偏差等于σ。这可以用于求出在两个传感器之间的rf链路上的n次测量的衰减值，然后将其用于求出距离，例如基站和传感器之间的距离。
如前所述，在实施例中，信号强度测量在长时间段(例如，超过一天或一周)内被平均(在实施例中，使用超过三周的时间，每小时100次测量)。在传感器间距小于15米的情况下，已经通过实验确定距离精度优于1mm或0.1mm，例如在示例测量中为1μm的量级。在没有这种平均的情况下，距离只能精确到米。可选地，可以采用对rssi数据进行附加低通滤波，如图5所示。
在一些优选实施例中，如上所述的传感器系统以网格网络的形式实现，其中，多个传感器节点中的每一个被配置成测量到多个相邻传感器节点的相对距离。在该网格网络中，每个节点可以维护该节点和相邻节点之间的相对距离的表。优选地，每当识别出节点与一个或多个相邻节点之间的相对距离的变化时，将该变化传送到每个相关的相邻节点。在实施例中，将完整的相对距离表传送到每个相关的其他节点。如实施例中所述，每个节点具有相关联的节点标识符(图1中的126、128)。
在节点网络中，一个或多个传感器还可以设置有加速度计和/或倾斜计(见图1中的项目130和132)，其可用于例如检查/确认根据计时和/或信号强度导出的其他距离数据是正确的。例如，许多或基本所有的传感器可以包括加速度计/倾斜计，然后如果由信号强度测量的距离与由节点到节点信号计时确定的距离不匹配(在优于阈值之内)，则可以用加速度计或倾斜计来检查距离。
上述技术特别适合于检测在较长时间段内非常缓慢的运动，例如，在诸如隧道的土木工程中所遇到的。对于这种非常缓慢的运动，根据加速度计测量来确定距离的效果不好。然而，在传感器/传感器系统的实施例中，传感器可以包括加速度计，并且在存在快速或突然移动的情况下，可以使用加速度计数据来代替或补充如前所述导出的距离数据。
从而
速度＝∫加速度dt
距离＝∫∫加速度dt
在实施例中，通过将加速度数据的时域分为小的步，然后求出每一步内的面积，进行数值积分。积分的分辨率取决于步长，并且当步长变小时，结果更加准确。
例如，可以使用以下三种数值积分方法之一进行积分。
其中，n是步数，h是步长，h＝(b-a)/n，并且xn是步n的左上边缘，xn＝a+nh。其假设了每一步的顶部是平的。另一种方法假设每一步的顶部可以倾斜：
此外，另一个更准确的方法假定每个步骤的顶部可以弯曲：
以下示出了使用时域积分的第二个方法的说明性示例。假设，ai，vi和di分别是加速度、速度和位移，δt是采样间隔，并且其等于
并且，第i段的相对位移可以写成：
为了计算第n时间的位移，可以将位移写成下式：
在系统的一些优选实施例中，为了减少总体功率消耗，可以使用一种类型的距离测量(具体地，基于接收信号强度的测量)，来识别何时存在大于阈值的距离变化，然后其可以用于触发第二次测量(优选地，更精确的测量，例如，基于计时的距离测量)。这种方法可以使用状态机来实现。然而，这种方法可以扩展。
在传感器系统的实施例中，提供一个或多个网关以允许访问传感器网络内的数据。如图6的传感器系统600所示，该网关可以包括例如服务于传感器602、604、608的网络的基站608。网络可以是星形网络、网格网络、自适应网络或某种其他类型的网络。通常在这种系统中，当识别出距离变化(即传感器节点的相对运动)时，传感器将向基站/网关报告，如图6中的连续线所示。然而，数据的射频传输可能是如上所述的系统中功耗最重要的元素之一。因此，可以将检测到的一个节点和相邻节点之间的距离变化用于预测一个或多个其他节点之间的距离的潜在变化。使用这种方法，如果确定了一个距离改变，则识别出此后的距离改变，从而可以减少进行距离确定的节点的数量和/或频率。
因此，在上述系统的实施例中，传感器被分组成族。在一个实现中，每个族包括定义几何平面的一组传感器；优选地，每个传感器是仅一个族的成员。当通过一个族中的一个或多个传感器检测到运动时，可以将其用于触发确定第二族中的传感器之间的距离数据，例如基于计时来确定。
在实施例中，在族内，节点可以彼此通话和收听。例如，如果第一节点(比如n1)识别其到族中的第二节点(n2)的距离改变，则其可以警告族中的其他节点来检查它们的族内节点距离(例如，检查/更新他们各自的距离表)。优选地，节点向族中的一个或多个其他节点通知其已经识别的所有距离变化；优选地，节点向与其距离已变化的每个节点报告其已识别出的距离变化中的一个或多个。如果节点识别出其到其他相邻节点的距离中的两个或更多个有变化，则优选地，它向族中的其他节点提供其完整的距离表(在实施例中为族内所有节点对之间的距离表)。
在实施例中，接收距离变化数据的节点可以根据已变化的节点间距离的数量来执行不同的动作；如果比如第三节点n3从第一节点n1接收定义仅一个节点间距离发生变化的数据，比如n1-n2距离，则节点n3可以推断第二节点n2已移动，并且因此可以更新其自身到节点n2的距离。如果节点移动，则其到族中的所有其他节点的距离将改变；如果节点只看到一个距离变化，比如，如果节点n1看到n1-n2的距离变化，那么必定移动的是n2而不是n1。在实施例中，如果节点(比如n2)接收到两个或更多个距离变化更新，则已移动节点n1，并且可以更新族内到n1的所有距离。
因此，例如，如果n1向族中的其他节点报告两个或更多个变化，则每个其他节点可以更新它们到n1的距离(可选地，考虑其测量的距离和n1报告的距离的平均值)。如果n1仅报告一个距离变化，比如到节点n2的距离，则接收节点n2更新其到族中所有其他节点的距离。
可以将该方法扩展为确定哪个或哪些节点向网关或基站报告距离变化。在图7的传感器系统700中，节点702、704和706位于第一族716中。节点710、712和714在第二族718中。在传感器系统700的示例中，保持对每个族中的所有节点对之间的距离进行定义的数据。该信息可以保持在网关/基站(例如在存储器720中)或其他地方。更具体地，在实施例中，在网关/基站或其他地方存储网络的每个传感器的距离表的副本。在这种情况下，如上所述，节点识别其位置已改变，那么其可以是向网关/基站返回报告的唯一节点。备选地，族内的一个节点可以被指定为主节点。在后一种方案中，每个节点可以维护族内的节点对之间的所有距离的完整表。上述过程是直观地，其中，如果识别出两个或更多个距离变化，则节点向所有其他节点提供其完整的距离表。
在如上所述的系统中，单个节点可以相对较少频度地测量到族中其他节点的距离，例如每小时或更长时间一次的间隔。每个节点可以维护例如定义距离ni-nj的距离表，其中，j遍历除了节点ni之外的族内的所有节点，并且其中距离信息可以保持为物理长度形式(比如mm)，或者信号传输时间或往返时间数据的形式，或表示距离的其他形式。不同族中的节点可以彼此通信，例如，向比如网格网络布置中的网关/基站发回数据。可选地，所检测到的一个族内的节点的相对运动可以用于警告第二族，使得可以在该族内进行一个或多个测量。附加地或备选地，可以使用如上所述的用于确定族内相对位置的过程来确定传感器族的相对位置，例如，可以使用所检测到的一个族相对于另一个族的运动来触发对不同族中的传感器之间的相对距离的一个或多个进一步测量，因此，实际上，可以使用两个族之间的距离变化来触发测量一个或多个其他族相对于最初的两个族中的一个或两个的相对位置。
因为结构往往以如下方式移动，这些方法在实践中是有利的：考虑隧道的示例，该隧道具有包括传感器环的族，所述传感器环沿着隧道长度间隔地定义了横向平面。传感器环往往一起移动；随着时间的推移，一个传感器环的集体运动之后可能是第二传感器环的集体运动，此后隧道可能崩塌。同样的一般原则适用于其他类型的土木工程结构。
如上所述的将传感器分组为族可以与通过计时和/或接收信号强度测量传感器间距离相独立。此外，族的概念可以泛化，使得例如传感器族可以被定义为具有一个或多个感测值或参数的传感器组，所述感测值或参数对于族内的传感器是共同的(在阈值内)。因此，尽管传感器族可以例如通过位于共同平面中的传感器来定义，附加地或备选地，如图8的图所示，传感器族可以通过测量的相对湿度水平、测量的温度水平、测量的压力水平、测量的倾斜水平、测量的应变水平等来定义。可选地，可能需要两个或多个参数来匹配(在公差范围内)。然后可以采用相同的一般原则来识别族内的哪些传感器一起改变；可以再次维护族中的传感器的感测值的表，并且可以再次管理对网关或基站的报告，使得例如只有一个传感器需要根据所识别的变化报告。如前所述，一个传感器能够警报或唤醒族内的其他传感器以便在需要时进行测量，这样可以减少单个传感器的感测频率。
在上述基于族的系统的实施例中，传感器组还可以具有基于族中的传感器不再共享公共参数的标识来细分族的能力，例如，因为一些传感器已经移出共同平面。相应地，当传感器被识别为一起移动时，它们可以组合成一个族。
因此，本发明还提供了一种传感器网格网络，具体地，包括如上所述的传感器系统，传感器网格网络包括多个传感器节点，每个传感器节点被配置为测量到多个相邻传感器节点的相对距离；其中，所述传感器节点定义传感器族的集合，每个族包括多个所述传感器节点；其中，每个传感器节点被配置成测量多个感测变量；其中，在族内所述传感器节点全部具有至少一个共同的特征感测变量值；以及其中，所述传感器节点被统一配置为使得一个族中的感测的变量值中的一个或多个的变化的测量提示检查第二族中的一个或多个对应的感测变量值的变化。
如上文实施例中所述，传感器族可以定义传感器的连续平面，或者可以以其它方式来定义。
本发明还提供了一种测量传感器系统的传感器之间的相对距离的传感器方法，所述传感器系统包括至少两个传感器，其中每个所述传感器包括与微处理器相耦接的rf收发器和用于控制微处理器的存储程序代码，所述方法包括：通过使用传感器的微处理器和rf收发器来确定两个所述传感器之间的距离，以在传感器之间交换消息，从而补偿传感器之一中的微处理器在交换所述消息时的处理时间。
本发明还提供一种传感器，包括上述特征/存储程序代码中的一个或多个，例如，包括与微处理器相耦接的rf收发器，和用于发送一个或多个数据比特的组，接收响应，并根据发送和响应的计时确定到第二传感器的距离的存储程序代码。附加地或备选地，传感器可以包括用于基于信号强度来确定到第二传感器的距离的系统/存储程序代码。再附加地或备选地，传感器可以包括例如在存储程序代码中实现的系统，所述系统识别传感器与一个或多个附加传感器之间的距离的变化，并且更新距离的集合和/或相应地向网关和/或基站报告。
如上所述的传感器系统/网络/方法的实施例还可以采用气温来调整或补偿由系统确定的距离：气温稍微改变了信号的传播时间。优选地，例如通过与一个或多个传感器或网络相关联的温度传感器来测量气温(但可以根据外部数据馈送预测或获取)。可以通过例如存储在校准数据表中的校准数据来确定距离修改或补偿；校准数据可以通过实验来确定。
毫无疑问，本领域技术人员将会想到很多其它有效的备选。将会理解的是：本发明并不限于描述的实施例，并且包括在本发明所附权利要求的精神和范围内的对于本领域技术人员来说很明显的修改。
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