CN101553049B - 基于红外的多点部署的移动检测无线传感器系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种无线网络技术领域的基于红外的多点部署的移动检测无线传感器系统，其中：所述探测结点配有被动红外传感器，用于检测移动目标，安装在需要检测移动物体的地方，当有区别于背景温度的物体在其探测区内经过时，该结点报告探测到的移动物体以及自己的身份ID；所述基站结点用于收集各探测结点通过无线电发送过来的信息，通过串口/USB线将信息传递给移动检测信息服务器；所述移动检测信息服务器通过串口/USB口与基站结点通信，汇总各探测结点来的移动信息，并能与外围系统进行协作。本发明使用红外传感器检测移动物体，通过无线通信收集移动信息，最后通过中心电脑汇总信息，为用户提供服务。

Description

基于红外的多点部署的移动检测无线传感器系统

技术领域

本发明涉及的是一种网络技术领域的传感器系统，具体地说，涉及的是一种基于红外的多点部署的移动检测无线传感器系统。

背景技术

检测和监视人员的移动有广泛的应用需求，例如安防系统、智能家居、智能视音频导播等多种应用领域。这些应用需要能检测到人员进入和离开某区域(或位置)时启动相应的服务，如发出警告、启动照相机拍照、让旋转摄像头拍摄该区域、开关灯光/音响等。这些应用的实现首先需要一个移动检测系统的支持。不仅如此，实际应用中需要检测的位置可能不只一个。在某些特殊场合，如安防系统中，还要求是检测系统具有一定的隐蔽性和全天候性，也就是说，检测系统在白天和黑夜能都工作，体积小巧，便于安装，能无线通信，最好能自带电源。此外结构应尽量简单，成本上应相比其他系统便宜。

经对现有技术的检索发现，目前许多移动检测系统是基于视频监控的，例如“结合时域差分和空域分级的运动人像实时自动跟踪方法”(专利申请号200610024077.8)。这种视频监控的方法依赖于光成像，因此在黑夜或光线不足的情况下往往会失效或产生误判，如果换成红外摄像头有成本过高，而且监控区域必须在摄像头可视范围内，监控区域有限。

发明内容

本发明针对现有技术存在的上述不足，提供一种基于红外的多点部署的移动检测无线传感器系统，使用红外传感器检测移动物体，通过无线通信收集移动信息，最后通过中心电脑汇总信息，为用户提供服务。

本发明是通过以下技术方案实现的，本发明包括至少一个探测结点(即智能传感器结点)、一个基站结点和一台移动信息服务器，其中：

智能传感器结点是一种集传感、计算、通信等功能于一体的微小计算机。这样的结点通过无线通信组成的网络是称之为无线传感器网络系统，这种系统能通过布置在空间不同位置的结点采集信息，通过无线网络收集，最后得到一个全面的、高准确度的反映情景的信息。

所述探测结点，它配有被动红外传感器，用于检测移动目标，安装在需要检测移动物体的地方，当有区别于背景温度的物体在其探测区内经过时，该结点报告探测到的移动物体以及自己的身份ID；

所述基站结点，用于收集各探测结点通过无线电发送过来的信息，通过串口/USB线将信息传递给移动检测信息服务器；

所述移动检测信息服务器，它是一台电脑，通过串口/USB口与基站结点通信，汇总各探测结点来的移动信息，并能与外围系统进行协作。

所述探测结点包括传感器模块、第一无线通信模块、第一处理器模块、第一电源模块，其中：

传感器模块，它采用红外被动检测传感器，当物体在其探测区内经过时，其信号输出引脚电压会发生变化，这样就能检测到移动目标；

第一无线通信模块，它有数据通信和中断请求引脚，能在指定无线频段发送和接收数据，当发送完成或接收到数据时其中断请求引脚的值会产生变化；

第一处理器模块，包括一个单片机处理器和相应的ROM、RAM存储器，它运行所述存储器中的软件，协调和管理结点各模块的工作，完成整个结点的功能，处理器模块拥有多个并行数据输入/输出端口、中断输入端口和至少一对串行输入/输出端口；

第一电源模块，将自带电池或外接直流电源转换为结点各部件所需的各种电压；

所述的第一无线通信模块数据通信引脚连接第一处理器的一部分数据端，其中断请求引脚连接第一处理器的中断输入端口，传感器引脚经过光耦合器隔离后，连接到第一处理器的另一部分数据端，第一电源模块正、负、地电压输出引脚分别连接各模块对应电压值的正、负、地输入端，供给各模块所需的各种电压。

所述探测结点中，第一处理器通过连接传感器的数据端值的变化得到传感器是否探测到移动目标的信息，通过连接第一无线通信模块的数据端向第一无线通信模块发送命令、传输数据、读取数据，而通过中断输入端获取第一无线通信模块的事件，传感器模块中的光耦合器让处理器获得更高信噪比的传感器的信号。

所述第一处理器模块协调和管理探测结点各模块的工作，而结点执行过程也存储在该模块的存储器中，第一处理器模块运行探测执行过程，实现探测的任务，所述探测执行过程为：首先轮询传感器模块信号输出引脚值，当发现由检测到移动目标引起的变化时，将信息按指定格式包封装，然后调用无线通信模块的无线网络通信的发送过程将数据包发送出去。

所述基站结点包括第二无线通信模块、第二处理器模块、PC接口模块、第二电源模块，其中：

第二无线通信模块，它有数据通信和中断请求引脚，能在指定无线频段发送和接收数据，当发送完成或接收到数据时其中断请求引脚的值会产生变化；

第二处理器模块，包括一个单片机处理器和相应的ROM、RAM存储器，它运行所述存储器中的软件，协调和管理结点各模块的工作，完成整个结点的功能，处理器模块拥有多个并行数据输入/输出端口、中断输入端口和至少一对串行输入/输出端口；

PC接口模块，它将结点处理器的串行输入/输出端口信号转换为PC串口或USB信号，实现结点处理器与PC通信接口的适配；

第二电源模块，将自带电池或外接直流电源转换为结点各部件所需的各种电压；

所述第二无线通信模块、第二电源模块与第二处理器模块的连接，以及第二无线通信模块、第二电源模块之间的连接与探测结点相同，而PC接口模块的串行输入/输出引脚连接第二处理器模块的串行输出/输入端口。

所述第二处理器模块协调和管理基站结点各模块的工作，结点执行过程也存储在该模块的存储器中，第二处理器模块运行基站执行过程，实现信息收集和传递的任务，所述基站执行过程为：调用无线通信模块的无线网络通信的接收过程接收探测结点来的移动信息；当有信息来时从第二无线通信模块读取数据包；检验包的合法性，并从中抽取移动信息；将信息组成串口/USB数据包，通过PC接口模块发送给移动信息服务器。

所述无线通信模块的无线网络通信，它是一种多结点通信协议，采用分布式协调的方式，即所有结点都平等决定使用共享信道，不需要任何中心结点来协调；

所述无线通信模块的无线网络通信的发送过程由探测执行过程发送数据时调用，首先利用无线通信模块的接收功能实现具载波侦听，发送结点在发送数据前利用接收功能查看信道有无信号，有信号则表示信道忙，随机等待一段时间再尝试，且尝试次数在设定范围内；当信道空闲时，以发送概率p发送，发送概率是通过在指定范围内随机选取一个等待时间后再发送来实现的，而此指定时间范围上限与系统中结点数成正比。

所述无线网络通信的接收过程由基站执行过程接收数据时调用，进入接收状态后，是否接收到数据由中断程序决定；在接收到数据之前，系统处于等待状态，当接收到数据后，系统再从无线通信模块读取数据。

本发明上述无线网络通信过程有如下优点：

■充分利用了系统无线通信模块自带的收发功能实现了对无线信道的载波侦听多路访问(Carrier Sense Multiple Access，简称CSMA)，拥有CSMA的优点，其信道利用率比不进行载波侦听(单纯发送数据)的方法高。

■由于信道空闲时是以一定概率发送，且此概率是通过在指定范围内随机等待时间来实现，这样此过程一方面拥有p持续CSMA的优点：随着通信负载的增加，发送的冲突不会急剧增加，信道利用率不会急剧下降；另一方面实现发送概率的方法简单，其中发送概率p：

这样便于系统单片机低端处理器来实现。

■由于指定等待时间范围上限与系统中结点数成正比，使得发送概率随系统实际结点数设定，这样既避免了在结点较少时发送延时偏大的问题，又避免在结点多时因发送概率设置过大而引起过多的发送冲突。

■采用无需中心结点的分布式协调的方式，便于系统结点的扩容。

■忽略考虑隐藏站点和暴露站点问题，过程步骤进行适度简化，适应系统的应用环境。与无线局域网不同的是，本发明的实际应用中，各传感器无需充当路由器角色，且一般分布比较聚集，互相处于信号发送半径内，因此不需要考虑无线局域网那种跨信号发送半径引起的隐藏站点和暴露站点问题，无需为避免此问题而采用复杂的算法，这种简化是符合实际需求。试验表明，在系统部署的区域/空间内，信号的强度和无线通信模块接收功能的灵敏度，足够保证载波侦听的误判和漏判率在可允许的范围内，接近于在有线网中载波侦听的正确率。而这种简化便于系统单片机低端处理器来实现，也降低了结点功率消耗。

本发明具有如下有益效果：

■由于采用被动红外传感器检测，单个结点对其探测区内任何有别于背景温度的物体的移动都能检测到，检测度高，反应灵敏，不依赖于光照等条件，具有全天候工作能力。

■结点执行过程和无线网络通信过程精练，计算复杂度低，便于在结点的低端硬件上实现，功耗低。无线网络通信过程能满足环境的通信要求，信道利用率高。

■探测结点可在多个位置安装，可实现对空间/区域的整体监控，且服务由计算机集中提供，便于与其他系统(如安控系统，视频监控系统)的协作工作。

■结点硬件模块采用低端芯片，如处理器采用单片机，无线通信模块采用集成芯片，整体集成度高，电路结构精简，这样促成结点成本低廉，体积小巧，且采用无线通信，安装方便，具有一定的隐蔽性，也具有一定的市场竞争力。

附图说明

图1为系统结构与部署图。

图2为探测结点模块连接结构图。

图3为基站结点模块连接结构图。

图4为结点执行过程的模块图。

图5为探测执行过程流程图。

图6为基站执行过程流程图。

图7为无线通信数据中断例程流程图。

图8为无线通信数据发送例程流程图。

图9为无线通信数据接收例程流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施例作详细说明：本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

如图1所示，本实施例包括：至少一个探测结点，它配有被动红外传感器，用于检测移动目标，安装在需要检测移动物体的地方，例如房间的门、窗上，当有区别于背景温度的物体在其探测区内经过时，该结点报告探测到的移动物体以及自己的身份ID。

一个基站结点，用于收集各探测结点通过无线电发送过来的信息。通过串口/USB线将信息传递给电脑。

移动检测信息服务器，它是一台电脑，通过串口/USB口与基站结点通信，汇总各探测结点来的移动信息，并可与其他系统(如安全控制中心)进行协作。

如图2所示，所述探测结点和基站结点在硬件上采用基于模块的设计，不同结点包含的模块不同。探测结点包括传感器、无线通信、处理器、电源等4个模块，基站结点包括无线通信、处理器、PC(电脑)接口、电源等4个模块，其中无线通信模块、处理器模块、电源模块可以为两类结点共同使用，或者，在两类结点中这些模块的作用和功能是相同的。各硬件模块功能和结构如下：

传感器模块，它采用红外被动检测传感器(又称探头)，当物体在其探测区内经过时，其信号输出引脚电压会发生变化(其值会反转)。被动红外传感器自己不发射红外线，而是靠探测目标(如人)发射红外线进行工作的，当有区别于背景温度的物体在其探测区内经过时，传感器引脚的电压值就会发生变化，这样就能检测到移动目标。

无线通信模块，它有数据通信和中断请求引脚，能在指定无线频段发送和接收数据，当发送完成或接收到数据时其中断请求引脚的值会产生变化。

处理器模块，包括一个单片机处理器和相应的ROM、RAM存储器，它运行所述存储器中的软件，协调和管理结点各模块的工作，完成整个结点的功能。处理器模块拥有多个并行数据输入/输出端口(简称数据端)、中断输入端口和至少一对串行输入/输出端口。

PC(电脑)接口模块，它将结点处理器的串行输入/输出端口信号转换为PC串口(RS-232)或USB信号，实现结点处理器与PC通信接口的适配。

电源模块，将自带电池或外接直流电源转换为结点各部件所需的各种电压。

所述探测结点采用如下方式连接各个模块：无线通信模块数据通信引脚连接处理器的一部分数据端，其中断请求引脚连接处理器的中断输入端口。传感器引脚经过光耦合器隔离后，连接到处理器的另一部分数据端。电源模块正、负、地电压输出引脚分别连接各模块对应电压值的正、负、地输入端，供给各模块所需的各种电压。

所述基站结点采用如下方式连接各个模块：无线通信模块、电源模块与处理器模块的连接，以及无线通信模块、电源模块之间的连接与探测结点相同。而PC接口模块的串行输入/输出引脚连接处理器模块的串行输出/输入端口。

所述探测结点中，处理器通过连接传感器的数据端值的变化得到传感器是否探测到移动目标的信息，通过连接无线通信模块的数据端向无线通信模块发送命令、传输数据、读取数据，而通过中断输入端获取无线通信模块的事件，如接收到数据、发送完成等。传感器模块中的光耦合器是让处理器获得高信噪比的传感器的信号，提高抗干扰力。

上述结点结构中，处理器模块是核心，它运行相应的结点执行过程(软件)，协调和管理结点各模块的工作，完成结点相应的功能，而结点执行过程也存储在该模块的存储器中。不同类型结点的处理器模块运行的执行过程是不同，包括探测执行过程和基站执行过程两种。

探测结点处理器模块运行探测执行过程，实现探测的任务。该过程是探测结点的主执行过程，其步骤为：首先轮询传感器模块信号输出引脚值；当发现由检测到移动目标引起的变化时，将信息按指定格式包封装；然后调用无线网络通信的发送过程将数据包发送出去。

基站结点处理器模块运行基站执行过程，实现信息收集和传递的任务。该过程是基站结点的主执行过程，其步骤为：调用无线网络通信的接收过程接收探测结点来的移动信息；当有信息来时从无线通信模块读取数据包；检验包的合法性，并从中抽取移动信息；将信息组成串口/USB数据包，通过PC接口模块发送给移动信息服务器。

上述探测执行过程和基站执行过程，都包含一个用于无线网络通信的子过程(下面简称无线网络通信过程)，并使用该子过程相应模块的功能。无线网络通信过程实现探测结点和基站结点间的无线网络通信，它是一种多结点通信协议，采用分布式协调的方式，即所有结点都平等决定使用共享信道，不需要任何中心结点来协调。该过程由发送过程和接收过程两模块构成。

发送过程，由探测执行过程发送数据时调用：首先利用无线通信模块的接收功能实现具载波侦听(CS)，发送结点在发送数据前利用接收功能查看信道有无信号，有信号则表示信道忙，随机等待一段时间再尝试，且尝试次数在一定范围内(超过此最大尝试次数，则发送失败)；当信道空闲时，以概率p(简称发送概率)发送。发送概率是通过在指定范围内随机选取一个等待时间后再发送来实现的，而此指定时间范围上限与系统中结点数成正比。

接收过程，由基站执行过程接收数据时调用：进入接收状态后，是否接收到数据由中断程序决定；在接收到数据之前，系统处于等待状态，当接收到数据后，系统再从通信模块读取数据。

以下为一个具体的应用实例：

本实施例描述了在一个10×12×4.5米的房间中应用本发明系统的详细步骤和方法。系统共需6个探测结点(安装在门窗上)、1个基站结点和1台PC电脑作为移动信息服务器，基站结点通过串口与移动信息服务器相连。

结点硬件使用的各模块如下表所示：

处理器模块	C8051F330(Cygnal公司)
		无线通信模块	PTR6000(Nodic公司)
传感器模块	NaPiOn传感器(Panasonic公司)
		PC接口模块	基于ICL3232E(Intersil Corp公司)芯片的串口转换器
电源模块	提供5V和3.3V直流电

其中C8051F330属于Intel MCS-51系列单片机，且自带8KB的ROM和768B字节RAM。4个并行I/O口，分别是P0、P1、P2和P4。而这些并行口可复用作为其他用途。P0.4、P0.5端可复用为串行口输入和输出端。2个外部中断源，复用P0.6等端口。

PTR6000是基于Nodic nRF24L01的集成无线通信卡，它使用SPI(SerialPeripheral Interface)接口与处理器通信，分别对应CSN、SCK、MOSI、MISO引脚。它还有一个中断请求引脚IRQ和一个模式设置引脚CE。

Panasonic NaPiOn传感器有3个引脚，其中2个用于电源，还有一个信号输出引脚，当检测到移动目标时，该引脚的电压值就会发生变化。此外该传感器配有小镜面组成的反光聚焦，使得其检测区域广，而辐射照面覆盖有特殊的滤光片，使得其对人体辐射的红外波段尤为灵敏。

PC接口模块采用ICL3232E芯片完成串口适配，该芯片有多个串行输入/输出引脚，本实施例使用了其中的T1I作为串行输入，R1O作为串行输出。

探测结点的模块连接如图2所示。电源模块正、地电压输出引脚分别连接各模块对应正、地输入端，供给各模块所需的各种电压。传感器信号输出引脚经过光耦合器隔离后，连接到处理器的P1.0数据端。无线通信模块数据通信SPI引脚SCK、MISO、MOSI、CSN和CE分别连接处理器的P0.0、P0.1、P0.2、P1.7、P1.6数据端，其中断请求引脚IRQ连接处理器的中断输入端口INT0(复用P0.6端口)。

基站结点的模块连接如图3所示。基站结点没有传感器模块，增加了PC接口模块，而电源模块、无线通信模块与各模块的连接跟探测结点的一样。PC接口模块的串行输入/输出引脚T1I、R1O分别连接处理器模块的串行输出/输入端口TXD(复用P0.4端口)、RXD(复用P0.5端口)。

以上连接如下表所示：

处理器端口	模块-引脚	信号流向
			P0.0	无线通信模块SCK	P0.0→SCK
P0.1	无线通信模块MISO	MISO→P0.1
			P0.2	无线通信模块MOSI	P0.2→MOSI
P0.4(TXD)	PC接口模块T1I	TXD→T1I
			P0.5(RXD)	PC接口模块R1O	R1O→RXD
P0.6(INTO)	无线通信模块IRQ	IRQ→INTO
			P1.0	传感器模块信号输出	信号输出→P1.0

P1.6	无线通信模块CE	P1.6→CE
			P1.7	无线通信模块CSN	P1.7→CSN

在上述连接结构中，处理器通过P1.0端变化得到传感器探测到移动目标的信息，通过P0.0、P0.1、P0.2、P1.6、P1.7等端口向无线通信模块发送命令、传输数据、读取数据，而通过P0.6端口获取无线通信模块的事件。

在上述硬件基础上，处理器模块运行相应的结点执行过程，协调和管理结点各模块的工作，完成结点功能，其模块结构如图4所示。探测结点处理器运行探测执行过程，实现探测的任务。基站结点处理器运行基站执行过程，实现信息收集，并传送给PC的任务。其中探测执行过程调用无线网络通信的发送过程，通过无线信道传送移动信息，而基站执行过程调用无线网络通信的接收过程，从无线信道中收集移动信息。在上述硬件基础上，无线数据的接收和载波侦听都是通过中断来实现的，因此无线网络通信的发送过程和接收过程都需包含一个共同的中断服务程序模块。从实现来看，发送过程由中断例程和发送例程模块组成，而接收过程由中断例程和接收例程模块组成，其中中断例程完成通信中断服务，而发送例程实现一次数据发送，接收例程实现阻塞型的一次数据接收。

以上各模块工作的步骤说明如下：

1  探测执行过程

探测执行过程对应步骤如图5所示，说明如下：

1.1：在结点复位后，初始化各模块。

1.2：设置无线网络通信中断例程。此步骤是无线网络通信过程的初始化过程。

1.3：(通过传感器模块的信号输出端)查询传感器模块是否有输出，如有，则做下一步；如没有，则等待T_Poll秒后，再做本步骤。

1.4：将移动信息封装成指定格式的数据包。

1.5：调用无线网络通信过程的发送例程将数据包发送出去。

1.6：转第1.3步继续执行。

上述步骤的相关参数及其符号说明如下：

■T_Poll是轮询传感器信号变化的时间间隔，在本例中取值为0.5秒。

2  基站执行过程

基站执行过程对应步骤如图6所示，说明如下：

2.1：在结点复位后，初始化各模块。

2.2：设置无线网络通信中断例程。此步骤是无线网络通信过程的初始化过程。

2.3：(调用无线网络通信过程的接收例程)接收数据包。

2.4：从包中抽取出移动数据。

2.5：将数据送PC接口通信模块。

2.6：转第2.3步继续执行。

3  无线网络通信过程的中断例程

无线网络通信过程的中断例程是发送过程、接收例程共享的模块，它在结点执行过程的模块初始化之后设置，在中断产生时执行，其执行框架步骤如图7所示，说明如下：

3.1：进入中断例程后，关中断。

3.2：(通过查询中断号)判断是否是来自无线模块的中断，是则执行下一步，否则返回本次中断例程。

3.3：查询无线模块的状态，根据其状态分别执行以下相应的步骤：

当等于“接收到数据”状态时，将侦听到载波标记CarrierSensed设为“真”，本次过程进行结束；

当等于“发送完成”状态时，将发送完成标记SendFin设为“真”，本次过程进行结束；

上述步骤的相关参数及其符号说明如下：

■CarrierSensed、SendFin为无线网络通信过程的各模块——中断例程、发送例程、接收例程——共享的全局变量，其中CarrierSensed是侦听到载波的标记，SendFin是发送完成的标记。

■在上述步骤中，关中断，使得在下面步骤中不会再有中断发生，这样避免了中断程序的重入问题。

4  无线网络通信过程的发送例程

无线网络通信过程的发送例程是完成一次数据实际发送的模块，由探测执行过程循环调用，其执行框架步骤如图8所示，说明如下：

4.1：将等待次数N清零。

4.2：设置最大后退时间T_max w初始值。

4.3：设置最大发送等待时间T_max s、最大尝试次数N_max、空数据包长度L_null的初始值。

4.4：侦听到载波标志CarrierSensed设为“假”(即没有侦听到载波，表示信道没被占用)，发送完成标记SendFin设为“假”(即发送还没有完成)。

4.5：将无线通信模块设为接收状态，并开启中断。

4.6：测试侦听到载波标志是否为“真”，如果不为“真”则执行步骤4.7(没有侦听到载波执行步骤)；为“真”则执行步骤4.8(侦听到载波的执行步骤)。

4.7：没有侦听到载波的步骤：

4.7.1：从0到最大发送等待时间T_max s中(按概率均匀分布函数)随机选取一个数，将T_s的值设为此数，等待T_s时间。

4.7.2：将通信模块设为发射状态，按照指定格式将移动信息组装在数据包中，发送此数据包。

4.7.3：继续发送L_null长度的空数据包。

4.7.4：循环等待发送完成标记SendFin变为“真”。

4.7.5：返回发送成功标志，结束数据发送。

4.8：侦听到载波的执行步骤：

4.8.1：关闭无线通信模块接收状态(即不再侦听信道)，将等待次数N加一。

4.8.2：判断等待次数N是否小于等于最大等待次数N_max。若小于等于，则执行下面步骤；否则，返回发送失败，结束发送。

4.8.3：将最长后退时间T_max w翻倍，从0到T_max w(按概率均匀分布函数)随机选取一个数，将T_w的值设为此数，等待T_w时间，转步骤4.4(即继续开始侦听载波)。

上述步骤的相关参数及其符号说明如下：

■T_max s是最大发送等待时间，即指定等待时间上限。其值根据系统结点的数量设置，当结点数较大时，此值也设置大一点，以减少发送冲突的概率。如果系统更注重于探测的反映速度，则应该将其值设置小一点。这样当信道空闲时，结点发送数据的概率 $p=\frac{1}{T_{\max s}}.$

■T_null空数据包长度。发送此空数据包的作用是让信号有足够时间传播到空间的每个结点，并让结点有足够时间运行中断例程来检测载波。L_null的最小值由下面公式决定：

其中c为无线信息在空中的传播速度。

■N_max是结点发生发送冲突后再尝试的最大次数，当尝试次数超过本次数，则发送失败。

■N是等待信道空闲(即侦听到信道无载波)的尝试次数计数器，它在每次侦听到有载波时，其值加一。

■T_max w是最大后退时间。即当侦听信道有载波时，结点会等待一段时间再来侦听，该等待时间是从[0，T_max w]中随机选取的一个数。其初始值一般取最短包发送时间整数倍。

5  无线网络通信过程的接收例程

无线网络通信过程的接收例程是完成一次数据接收的模块，由基站执行过程循环调用，是一种阻塞调用(即没有完成任务前该调用不会返回)，其执行框架步骤如图9所示，说明如下：

5.1：侦听到载波标志CarrierSensed设为“假”(即没有侦听到载波，表示信道空闲)。

5.2：将无线通信模块设为接收状态，并开启中断。

5.3：持续等待，直到侦听到载波标志变为“真”。

5.4：关闭通信模块接收状态，从通信模块读取包。

5.5：检验包的正确性，如正确，则从包中抽取出数据返回；否则转步骤5.1(即继续侦听到信道)。

Claims (2)

1.一种基于红外的多点部署的移动检测无线传感器系统，其特征在于包括至少一个探测结点、一个基站结点和一台移动检测信息服务器，其中：

所述探测结点，它配有红外被动检测传感器，用于检测移动目标，安装在需要检测移动物体的地方，当有区别于背景温度的物体在其探测区内经过时，该结点报告探测到的移动物体以及自己的身份ID；

所述基站结点，用于收集各探测结点通过无线电发送过来的信息，通过串口/USB线将信息传递给移动检测信息服务器；

所述移动检测信息服务器，它是一台电脑，通过串口/USB口与基站结点通信，汇总各探测结点来的移动信息，并能与外围系统进行协作；

所述探测结点包括传感器模块、第一无线通信模块、第一处理器模块、第一电源模块，其中：

传感器模块，它采用红外被动检测传感器，当物体在其探测区内经过时，其信号输出引脚电压会发生变化，这样就能检测到移动目标；

第一无线通信模块，它有数据通信和中断请求引脚，能在指定无线频段发送和接收数据，当发送完成或接收到数据时其中断请求引脚的值会产生变化；

第一处理器模块，包括一个单片机处理器和相应的ROM、RAM存储器，它运行所述存储器中的软件，协调和管理结点各模块的工作，完成整个结点的功能，处理器模块拥有多个并行数据输入/输出端口、中断输入端口和至少一对串行输入/输出端口；

第一电源模块，将自带电池或外接直流电源转换为结点各部件所需的各种电压；

所述第一无线通信模块数据通信引脚连接第一处理器模块的一部分数据输入/输出端口，其中断请求引脚连接第一处理器的中断输入端口，传感器引脚经过光耦合器隔离后，连接到第一处理器模块的另一部分数据输入/输出端口，第一电源模块正、负、地电压输出引脚分别连接各模块对应电压值的正、负、地输入端，供给各模块所需的各种电压；

所述第一处理器模块通过连接传感器的数据端值的变化得到传感器是否探测到移动目标的信息，通过连接第一无线通信模块的数据端向第一无线通信模块发送命令、传输数据、读取数据，而通过中断输入端口获取第一无线通信模块的事件，传感器模块中的光耦合器让处理器获得更高信噪比的传感器的信号；

所述第一处理器模块协调和管理探测结点各模块的工作，而结点执行过程也存储在该模块的存储器中，第一处理器模块运行探测执行过程，实现探测的任务，所述探测执行过程为：首先轮询传感器模块信号输出引脚值，当发现由检测到移动目标引起的变化时，将信息按指定格式包封装，然后调用第一无线通信模块的无线网络通信的发送过程将数据包发送出去；

所述基站结点包括第二无线通信模块、第二处理器模块、PC接口模块、第二电源模块，其中：

第二无线通信模块，它有数据通信和中断请求引脚，能在指定无线频段发送和接收数据，当发送完成或接收到数据时其中断请求引脚的值会产生变化；

第二处理器模块，包括一个单片机处理器和相应的ROM、RAM存储器，它运行所述存储器中的软件，协调和管理结点各模块的工作，完成整个结点的功能，第二处理器模块拥有多个并行数据输入/输出端口、中断输入端口和至少一对串行输入/输出端口；

PC接口模块，它将第二处理器模块的串行输入/输出端口信号转换为PC串口或USB信号，实现第二处理器模块与PC通信接口的适配；

第二电源模块，将自带电池或外接直流电源转换为结点各部件所需的各种电压；

所述第二无线通信模块、第二电源模块与第二处理器模块的连接，以及第二无线通信模块、第二电源模块之间的连接与探测结点相同，而PC接口模块的串行输入/输出引脚连接第二处理器模块的串行输出/输入端口；

所述第二处理器模块协调和管理基站结点各模块的工作，结点执行过程也存储在该模块的存储器中，第二处理器模块运行基站执行过程，实现信息收集和传递的任务，所述基站执行过程为：调用第二无线通信模块的无线网络通信的接收过程接收探测结点来的移动信息；当有信息来时从第二无线通信模块读取数据包；检验包的合法性，并从中抽取移动信息；将信息组成串口/USB数据包，通过PC接口模块发送给移动检测信息服务器；

所述第一无线通信模块的无线网络通信的发送过程由探测执行过程发送数据时调用，首先利用第一无线通信模块的接收功能实现载波侦听，发送结点在发送数据前利用接收功能查看信道有无信号，有信号则表示信道忙，随机等待一段时间再尝试，且尝试次数在设定范围内；当信道空闲时，以发送概率p发送，发送概率是通过在指定范围内随机选取一个等待时间后再发送来实现的，而此指定时间范围上限与系统中结点数成正比；

所述第二无线通信模块的无线网络通信的接收过程由基站执行过程接收数据时调用，进入接收状态后，是否接收到数据由中断程序决定；在接收到数据之前，系统处于等待状态，当接收到数据后，系统再从第二无线通信模块读取数据。

2.如权利要求1所述的基于红外的多点部署的移动检测无线传感器系统，其特征是，所述第一无线通信模块和第二无线通信模块的无线网络通信，它是一种多结点通信协议，采用分布式协调的方式，即所有结点都平等决定使用共享信道，不需要任何中心结点来协调。

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