CN203181230U - 一种无线多媒体传感网定位装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种无线多媒体传感网定位装置，包括一组天线，组成天线阵列，其特征是：所述每组天线都连接低噪声放大器，所述低噪声放大器连接功分器，所述功分器连接检波器，所有的所述功分器都还连接到一合路器，所述合路器输出接口连接射频开关一的公共端口，所述射频开关一的两路输入端口分别连接微带线和射频功率放大器，所述微带线和射频功率放大器还都连接射频开关二，所述射频开关二公共端口连接无线收发芯片，所述低噪声放大器、检波器、射频开关一、射频开关二、射频功率放大器和无线收发芯片都连接到微处理器。在接收数据的同时完成网络定位，无额外的网络开销，不影响无线通信。

Description

一种无线多媒体传感网定位装置

技术领域

本实用新型涉及无线网络定位领域，具体地讲，涉及一种无线多媒体传感网定位装置。

背景技术

无线传感网(WSN)中没有位置信息的传感器数据是没有意义的，同时传感器节点自身位置的确定也是WSN众多研究和应用的基础。近几年随着以WSN和移动互联网为核心技术的物联网产业兴起，能够提供更丰富直观内容的无线多媒体传感网(WMSN)引起了科学界和工程界的广泛关注，WMSN在健康监护、区域监测巡检、应急通讯等领域有着广阔的应用前景，这些独特的应用对实时目标定位和跟踪的需求更加迫切并对定位精度提出了更高的要求：希望在几百平米到数万平米的区域内达到5米，甚至1-2米的精度。同时为了不影响正常数据通信，定位方法还应满足低复杂度和低网络开销的要求。

为了达到较高的定位精度须采用基于测距的定位方法，虽然超宽带(UWB)和801.15.4a啁啾扩频(CSS)等基于时间的定位方法具有很高的定位精度，但是这些方法需要单独的测距过程，网络开销较大；基于接收信号强度(RSSI)的定位方法无须额外硬件和测量过程，但是由于无线信号强度在大尺度条件下受多径效应和非视距传播影响较大，为了达到高定位精度需要较多的锚节点并对信号传播模型进行修正，此外外部环境和射频信号的变化都会对定位精度产生显著影响；基于到达角度(AOA)的定位方法具有较高的定位精度，同时对节点发射功率的一致性要求不高，早期的研究如APS系统采用超声波束测量相对角度，最新的研究则包括利用射频技术进行角度测量：如将多节点组成天线阵列通过无线电干涉测量相位差进行定位。另外在室内定位技术研究领域，NOKIA研究中心的科学家提出了一种基于蓝牙4.0标准的定位方案，该方案通过锚节点内置的可切换天线阵列测量无线信号的到达角度完成移动设备定位，预期定位精度最高可以达到0.3米。但是受蓝牙协议的限制和天线切换的影响该方案不能应用于WMSN实时定位。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种无线多媒体传感网定位装置，在接收数据的同时完成网络定位，无额外的网络开销，不影响无线通信。

本实用新型采用如下技术方案实现实用新型目的：

一种无线多媒体传感网定位装置，包括一组天线，组成天线阵列，其特征是：所述每组天线都连接低噪声放大器，所述低噪声放大器连接功分器，所述功分器连接检波器，所有的所述功分器都还连接到一合路器，所述合路器输出接口连接射频开关一的公共端口，所述射频开关一的两路输入端口分别连接微带线和射频功率放大器，所述微带线和射频功率放大器还都连接射频开关二，所述射频开关二公共端口连接无线收发芯片，所述低噪声放大器、检波器、射频开关一、射频开关二、射频功率放大器和无线收发芯片都连接到微处理器。

作为对本技术方案的进一步限定，所述每个低噪声放大器的两端并接有旁路开关。

作为对本技术方案的进一步限定，所述微处理器选用高性能低功耗的混合信号处理器，所述微处理器的I/O输出端口分别连接所述低噪声放大器、检波器、射频开关一、射频开关二、射频功率放大器的控制引脚，所述无线收发芯片的GPIO端口连接所述微处理器的具有输入中断功能的端口。

作为对本技术方案的进一步限定，所述天线为定向天线，每个定向天线的主瓣宽度和增益相等。

与现有技术相比，本实用新型的优点和积极效果是：本实用新型通过天线阵列进行无线数据的收发。每个天线连接具有旁路功能的低噪声放大器，经功分器后一路接检波器，一路接合路器，检波器输出连接高速低功耗微处理器的ADC采集端口。合路器输出端口接射频开关一公共端口，射频开关一两路输入端口分别为50欧姆微带线和射频功率放大器,后接射频开关二，射频开关二公共端口接无线收发芯片。微处理器控制无线收发芯片工作并通过输出端口输出高低电平控制低噪声放大器、射频功率放大器和检波器的开关和收发切换。本发明在接收无线数据的同时完成定位，无需额外的定位操作和步骤，同时只需一个定位装置就可以完成定位，与传统无线传感器网络定位装置和方法相比无网络开销，不影响无线通信。

附图说明

图1为本实用新型的原理方框图。

图2为本实用新型的天线阵列的布局图。

图中，1、低噪声放大器，2、旁路开关，3、功分器，4、检波器，5、接射频开关一，6、接射频开关二，7、射频功率放大器。

具体实施方式

下面结合附图和优选实施例对本实用新型作更进一步的详细描述。

参见图1，一种无线多媒体传感网定位装置，包括一组天线，组成天线阵列，所述每组天线都连接低噪声放大器，所述低噪声放大器连接功分器，所述功分器连接检波器，所有的所述功分器都还连接到一合路器，所述合路器输出接口连接射频开关一的公共端口，所述射频开关一的两路输入端口分别连接微带线和射频功率放大器，所述微带线和射频功率放大器还都连接射频开关二，所述射频开关二公共端口连接无线收发芯片，所述低噪声放大器、检波器、射频开关一、射频开关二、射频功率放大器和无线收发芯片都连接到微处理器。

所述每个低噪声放大器的两端并接有旁路开关。

所述微处理器选用高性能低功耗的混合信号处理器，所述微处理器的I/O输出端口分别连接所述低噪声放大器、检波器、射频开关一、射频开关二、射频功率放大器的控制引脚，所述无线收发芯片的GPIO端口连接所述微处理器的具有输入中断功能的端口。

本实用新型通过天线阵列进行无线数据的收发。每个天线连接具有旁路功能的低噪声放大器，经功分器后一路接检波器，一路接合路器，检波器输出连接高速低功耗微处理器的ADC采集端口。合路器输出端口接射频开关一公共端口，射频开关一两路输入端口分别为50欧姆微带线和射频功率放大器,后接射频开关二，射频开关二公共端口接无线收发芯片。微处理器控制无线收发芯片工作并通过输出端口输出高低电平控制低噪声放大器、射频功率放大器和检波器的开关和收发切换。本发明在接收无线数据的同时完成定位，无需额外的定位操作和步骤，同时只需一个定位装置就可以完成定位，与传统无线传感器网络定位装置和方法相比无网络开销，不影响无线通信。

本优选实施例的天线阵列由三个以上具有良好方向性的定向天线组成，天线数量越多、方向性越好，定位效果越好，但是系统复杂度、功耗和成本越高，用户可以根据实际系统需求进行选择和设计。以三个天线组成的天线阵列为例，每个天线的主瓣宽度为120度，各天线间夹角为120度。

当然，上述说明并非对本实用新型的限制，本实用新型也不仅限于上述举例，本技术领域的普通技术人员在本实用新型的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也属于本实用新型的保护范围。

Claims (4)

1.一种无线多媒体传感网定位装置，其特征是：包括一组天线，组成天线阵列，所述每组天线都连接低噪声放大器，所述低噪声放大器连接功分器，所述功分器连接检波器，所有的所述功分器都还连接到一合路器，所述合路器输出接口连接射频开关一的公共端口，所述射频开关一的两路输入端口分别连接微带线和射频功率放大器，所述微带线和射频功率放大器还都连接射频开关二，所述射频开关二公共端口连接无线收发芯片，所述低噪声放大器、检波器、射频开关一、射频开关二、射频功率放大器和无线收发芯片都连接到微处理器。

2.根据权利要求1所述的无线多媒体传感网定位装置，其特征是：所述每个低噪声放大器的两端并接有旁路开关。

3.根据权利要求1所述的无线多媒体传感网定位装置，其特征是：所述微处理器选用高性能低功耗的混合信号处理器，所述微处理器的I/O输出端口分别连接所述低噪声放大器、检波器、射频开关一、射频开关二、射频功率放大器的控制引脚，所述无线收发芯片的GPIO端口连接所述微处理器的具有输入中断功能的端口。

4.根据权利要求1-3之一所述的无线多媒体传感网定位装置，其特征是：所述天线为定向天线，每个定向天线的主瓣宽度和增益相等。

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