一种具有混合定位功能的监测无线传感器网络系统及方法与流程

文档序号:11139818阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种具有混合定位功能的监测无线传感器网络系统,其特征在于,由无线传感器节点、汇聚节点、基准站、上位机四部分组成,各无线传感器节点任意布置在需要监测的位置,相互之间进行无线通信,最终将所有需要传输的数据发送给汇聚节点,汇聚节点将无线传感器节点传输来的数据进行分类打包,并将自身的可利用信息同时打包,之后再次以无线传输的形式将所有打包好的数据通过GPRS无线模块发送出去,连接在网络上的上位机获得这些数据之后,通过定位算法,对所有采集回来的信息作进一步处理并实现对无线传感器节点以及汇聚节点的数据采集及定位;

无线传感器节点由数据采集模块、数据处理模块、射频模块、GPS定位模块及电源模块组成;

汇聚节点由数据采集模块、数据处理模块、射频模块、GPS定位模块、GPRS模块及电源模块组成;

基准站用于GPS定位的辅助,由GPS天线、GPS接收机、数据处理控制器、无线电发射系统及发射天线、电源模块组成;

上位机部分包含了数据解包,分类存储;传感器数据存储、提取、分析;GPS定位,依次包括节点方位信息确定的粗定位以及通过相应数学模型进行节点距离计算、位置确定的精确定位功能。

2.用权利要求1所述一种具有混合定位功能的监测无线传感器网络系统监测无线传感器的方法,其特征在于以下步骤,

(1)将汇聚节点根据实际的监测环境部署在有效的监测位置;

(2)将无线传感器节点部署在这些无线传感器节点与相关汇聚节点进行有效无线通信的范围内,并将这些无线传感器节点放置在需要获取监测信息的位置,这些已经部署在监测区域内的无线传感器节点与汇聚节点,按照路由协议自组织成为一个网络拓扑结构;

(3)汇聚节点位置确定后,再部署无线传感器节点,打开上位机并接入网络;

(4)进行结构监测时,先进行系统初始化,汇聚节点开机,汇聚节点唤醒自身所有模块,并将连接测试数据通过串口发送给GPRS模块,GPRS模块向上位机发送该连接测试数据,上位机接收到该连接测试数据后发送命令帧,要求汇聚节点向监控区域内所有无线传感器节点发送控制信号,唤醒所有无线传感器节点,并返回链接确认信息,GPRS模块接收到该命令帧后,通过串口将该命令帧发送给汇聚节点的处理器模块,接着汇聚节点通过射频模块向监控区域内所有无线传感器节点发送控制信号,唤醒所有无线传感器节点,并要求返回链接确认信息;当所有汇聚节点接收到所属网络内的无线传感器节点的链接确认信息后,再通过GPRS模块将该链接确认信息发送给上位机,上位机接收之后,系统初始化过程结束;

(5)初始化完成后,进行包括所有汇聚节点和所有无线传感器节点在内的系统GPS定位,由上位机发送命令帧,要求监测区域内所有汇聚节点控制自身GPS定位模块进行节点定位,并将采集到的定位信息通过GPRS模块实时返回给上位机;与此同时,要求监测区域内所有汇聚节点发送控制信号,要求所有与汇聚节点链接的无线传感器节点控制自身GPS定位模块进行节点定位,并将采集到的定位信息实时返回给汇聚节点,之后再由汇聚节点通过GPRS模块实时返回给上位机;

(6)系统GPS定位持续一段时间之后,上位机发送命令帧,要求监控区域内的所有无线传感器节点开始数据采集;无线传感器节点则将采集到的数据传输给汇聚节点后再由汇聚节点通过GPRS模块发送给上位机;此时,GPS定位不停止,且与无线传感器节点的传感器数据采集同时进行,对该数据进行打包处理时,将GPS当前时刻的定位信息与从上一秒GPS定位结束到当前时刻这个时间段内传感器所采集的数据打包在一起,即由GPS定位时间作为传感器数据采集基准时间,并以此类推;

(7)上位机接收到这些数据后,对数据进行分类存储,并借用上位机,实现GPS粗定位、传感器数据采集以及定位算法精确定位;

上述汇聚节点与上位机之间的无线通信采用的是GPRS无线通信技术;

上述无线传感器节点与相关汇聚节点进行有效无线通信,该无线通信采用的是ZigBee无线通信技术;

上述GPRS模块与上位机之间的数据传输,由GPRS模块通过基站将数据传送到Internet网络中,向指定IP地址和开放端口的上位机发送该数据,即要求该上位机具有分网的IP地址和开放的端口;上位机通过Internet网络和基站向GPRS模块发送命令帧。

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