CN202433518U - 一种自定位无线传感器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种带定位单元的无线传感器，用于无线传感器网络的定位，包括信号接收和发送单元(7)和控制单元(4)，所述无线传感器包括标识单元(1)、坐标存储单元(2)、定位信息存储单元(3)、坐标预设单元(5)、定位请求发起单元(6)，控制单元(4)通过数据线和控制线连接标识单元(1)，坐标存储单元（2）、定位信息存储单元（3）、信号接收和发送单元（7）、定位请求发起单元（6）通过控制线和控制单元(7)相连，坐标预设单元(5)和坐标存储单元(2)通过数据线和控制线相连。该无线传感器有使用方便，自我定位的功能。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种无线传感器网络，特别涉及一种自定位无线传感器。
背景技术
无线传感器网络(wireless sensor network，WSN)是由部署在监测区域内大量的微型传感器节点组成，通过无线通信方式形成的一个多跳的自组织的网络系统，其目的是协作地感知、采集和处理网络覆盖区域中被感知对象信息，并发送给观察者。无线传感器网络集合了传感器技术、微机电系统(MEMs)技术、嵌入式计算技术、无线通信技术和分布式信息处理技术于一体，通过传感器与外界交互，完成数据采集、处理、通信及管理等功能。
在许多情况下，无线传感器网络中的节点需要知道自身的物理位置。不知道传感器位置而感知的数据对于很多应用来说甚至没有意义。获得传感器节点位置至少有以下几方面的用途:首先，节点所采集到的数据必须与测量坐标系内的位置结合，没有位置信息的数据几乎没有利用价值；其次，传感器网络的一些系统功能，比如网络拓扑控制、基于地理信息的路由等，需要位置信息，另外己知位置可优化网络运行期间的值守调度机制使网络中冗余节点不定期地轮休以延长寿命。因此，传感器的定位是网络正常运行的最基本也是最重要的条件。
在现有技术中，GPS定位是非常成熟的技术。但是在传感器领域内，为传感器配置GPS接收机是不可能的。除了成本因素外，还有传感器自身体积大小的限制，传感器所处的位置无法收到卫星信号的限制。因此，现有的方法一般会在控制中心事先设定传感器的位置，对于那些无法设定的位置的，或者是经常移 动的传感器，则通过在控制中心根据无线传感器的网络拓扑数据计算出该传感器的位置。
实用新型内容
为解决无线传感器网络的传感器定位问题，本实用新型设计了无线传感器网络节点定位的单元，能够在由其组成的无线传感器网络中进行定位。技术方案如下：
一种自定位无线传感器，包括信号接收和发送单元(7)和控制单元(4)，所述无线传感器包括标识单元(1)、坐标存储单元(2)、定位信息存储单元(3)、坐标预设单元(5)、定位请求发起单元(6)，控制单元(4)通过数据线和控制线连接标识单元(1)、坐标存储单元（2）、定位信息存储单元（3）、信号接收和发送单元（7），定位请求发起单元（6）通过控制线和控制单元(4)相连，坐标预设单元(5)和坐标存储单元(2)通过数据线和控制线相连。
进一步，所述坐标存储单元(2)使用CMOS RAM。
进一步，所述坐标存储单元(2)使用EEPROM。
进一步，所述坐标存储单元(2)使用EPROM。
进一步，还包括由显示单元和按键输入单元构成的人机交互单元。
进一步，标识单元（1）是由多位跳线组成的。
进一步，所述跳线是8位。
本单元有使用方便的特点，特别是在和无线传感器网络控制中心的电脑失去联系后，该单元能够为自己自我定位。
附图说明
图1是自定位无线传感器的系统结构示意图
具体实施方式
为详细说明本实用新型的技术内容、构造特征、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图详予说明。
标识单元1用于在无线传感器网络中各个传感器之间的相互识别，这个单元可以是在传感器制造中就为其设定的一个全球唯一标识。也可以做成跳线结构。在传感器投入使用前，通过修改其跳线确定该标识。附图中的传感器给出了8位跳线标识单元，可以用于最大为256个无线传感器组成的网络。
坐标存储单元2用于保存无线传感器的坐标。本实用新型采用了DV－Hop定位方法，网络中必须有部分节点的位置是事先设定好的，事先设定好的坐标保存在坐标存储单元2中。这些位置确定的传感器器通常在安装好后不会移动改变位置。所以，坐标存储单元2需要长期保存坐标，所以最好是EPROM或者EEPROM或者是COMS RAM。由于EPROM和EEPROM通常需要较高的工作电压，所以优选CMOS RAM。而如果在其失去电力的时候也能保存，则，该单元最好是EEPROM。
定位信息存储单元3用来保存网络中其他信标节点标识，坐标、跳数、每跳距离等参数。这些信息是由控制单元4控制下和其他传感器通过信号收发单元7交互获得的。这些信息数据不需要像坐标那样长时间保存，使用普通的RAM或者EPROM即可。
控制单元4可以是普通的CPU，用于信号的分析处理控制等操作。通常普通的无线传感器都有这样一个CPU，因而在本实用新型中，只需要利用已有的CPU即可。
坐标预设单元5可以由控制单元4通过信号收发单元7和控制中心的电脑交互实现。也就是在控制中心的电脑中设置，然后通过无线信号发送到传感器的信号收发单元7上，然后控制单元4根据收到的值，将其保存在坐标存储单元2上。
坐标预设单元5也可以是通过在传感器上的显示单元和按键式的输入单元构成人机交互单元。
定位请求发起单元6可以由控制单元4通过信号收发单元7和控制中心的电脑交互实现。也就是在控制中心的电脑向该无线传感器发出的定位指令实现。也可是有安装在无线传感器上的类似按键式按钮的人机交互单元实现。
该自定位无线传感器的具体定位方法如下：
待定位的无线传感器在收到定位指令后向邻近无线传感器以广播方式发出定位请求，接收到该请求的那些传感器会将请求转发，以至于全网的传感器都能得到该请求。为了避免网络数据风暴，定位请求信息包含待定位无线传感器的标识和跳数，其中跳数初始为0。接收到该请求后的传感器按以下规则分析处理：该定位请求信息中的标识和其自身的标识相同，则不做任何处理，否则将该定位信息中的跳数加1，然后将定位请求信息与定位信息保存单元中的内容比较，如果定位信息保存单元中存在相应的定位请求传感器编号并且其跳数比接收到的定位请求信息的跳数大，则将该定位请求信息保存在定位信息保存单元中并向邻近无线传感器以广播方式转发该定位请求信息，否则不做任何处理。
上述定位指令是由控制中心的电脑发出的指令，也可以是有无线传感器上定位请求输入单元发出。该定位请求输入单元可以是装在无线传感器上的按钮。
信标节点接收到该请求后除了向邻居节点转发定位请求信息外，还会广播式发送位置信息包，该定位信息包括：无线传感器本身的标识和横纵坐标，跳 数，其中跳数初始为0。接收到该位置信息的节点会将该跳数加1后转发。同样为了避免网络数据风暴和确定各个信标节点之间的跳数关系，每个传感器保存该位置信息包，转发之前和保存在本地的位置信息比较，如果接收到的位置信息中的跳数比本地保存的跳数小就转发并更新保存，否则就忽略该位置信息包。
由此每个信标节点都会得到网络中其他信标节点的位置信息以及自身和其他信标节点之间的跳数关系。待定位节点也会收到网络中所有信标节点与其自身的跳数值和他们的坐标。信标节点根据该跳数关系，计算每跳距离：信标节点得到每跳距离后，将其自身的每跳距离在全网内广播，同样为了避免网络数据风暴，广播该信息包的时候，信息包还包括了自身的标识和跳数，跳数的初始值为0，接收到该信息包的那些传感器会将信息包转发，转发规则如下：如果该信息包中的编号和其自身的编号相同，则不做任何处理，否则将该信息包中的跳数加1，然后将该信息与保存在本地的内容比较，如果该信息包存在并且其跳数比接收到的跳数大，则将该信息保存在本地中并向邻近无线传感器以广播方式转发，否则不做任何处理。
经过上述三种数据信息在全网的广播，最终待定位的无线传感器会接收到所有信标节点算出的每跳距离以及他们的坐标和相对应的跳数。之后，可通过DV-Hop等方法，进行定位。
上面结合附图对本实用新型的实施例进行了描述，但是本实用新型并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本实用新型的启示下，在不脱离本实用新型宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本实用新型的保护之内。
Claims (7)
1.一种自定位无线传感器，包括信号接收和发送单元(7)和控制单元(4)，其特征在于：所述无线传感器包括标识单元(1)、坐标存储单元(2)、定位信息存储单元(3)、坐标预设单元(5)、定位请求发起单元(6)，控制单元(4)通过数据线和控制线连接标识单元(1)、坐标存储单元（2）、定位信息存储单元（3）、信号接收和发送单元（7），定位请求发起单元（6）通过控制线和控制单元(4)相连，坐标预设单元(5)和坐标存储单元(2)通过数据线和控制线相连。
2.根据权利要求1所述的自定位无线传感器，其特征在于：所述坐标存储单元(2)使用CMOS RAM。
3.根据权利要求1所述的自定位无线传感器，其特征在于：所述坐标存储单元(2)使用EEPROM。
4.根据权利要求1所述的自定位无线传感器，其特征在于：所述坐标存储单元(2)使用EPROM。
5.根据权利要求1所述的自定位无线传感器，其特征在于：还包括由显示单元和按键输入单元构成的人机交互单元。
6.根据权利要求1所述的自定位无线传感器，其特征在于：标识单元（1）是由多位跳线组成的。
7.根据权利要求6所述的自定位无线传感器，其特征在于：所述跳线是8位。
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| CN2011205497883U CN202433518U (zh) | 2011-12-23 | 2011-12-23 | 一种自定位无线传感器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN202433518U true CN202433518U (zh) | 2012-09-12 |
Family
ID=46782956
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN2011205497883U Expired - Fee Related CN202433518U (zh) | 2011-12-23 | 2011-12-23 | 一种自定位无线传感器 |
Country Status (1)
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|---|---|
| CN (1) | CN202433518U (zh) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104375058A (zh) * | 2014-11-07 | 2015-02-25 | 国网上海市电力公司 | 电力线路故障自我诊断和定位的传感器自组网系统 |
| CN104391213A (zh) * | 2014-11-07 | 2015-03-04 | 国网上海市电力公司 | 水下电缆超声波通信精准定位适时监测系统 |
| CN104407205A (zh) * | 2014-12-01 | 2015-03-11 | 国网上海市电力公司 | 一种跨步电压报警系统 |
| CN104407199A (zh) * | 2014-12-01 | 2015-03-11 | 国网上海市电力公司 | 一种接地线电流超标自动报警定位系统 |
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2011
- 2011-12-23 CN CN2011205497883U patent/CN202433518U/zh not_active Expired - Fee Related
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