一種低功耗的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)智能節(jié)點(diǎn)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)定位技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種低功耗的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)智能節(jié)點(diǎn)。
【背景技術(shù)】
[0002]無線傳感器網(wǎng)絡(luò)(Wireless sensor networks, WSNs)是綜合了嵌入式計(jì)算技術(shù)、遙感測控技術(shù)、無線通信技術(shù)和分布式信息處理技術(shù)等多個(gè)學(xué)科，交叉發(fā)展而成的軍民兩用戰(zhàn)略高新技術(shù)，是物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的核心，是新一代信息技術(shù)革命的重要推動力。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)由大量分布式無線傳感器節(jié)點(diǎn)(Mote)構(gòu)成，實(shí)時(shí)對環(huán)境或目標(biāo)監(jiān)測，感知、采集相關(guān)信息。
[0003]無線傳感器可隨機(jī)布設(shè)，以無線方式構(gòu)成蜘蛛網(wǎng)狀傳感器網(wǎng)絡(luò)，具有無數(shù)個(gè)可以雙向傳送信息的路徑，不需要固定網(wǎng)絡(luò)支持，具有快速展開，抗毀性強(qiáng)等獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)；與無線自組網(wǎng)(MobileAd Hoc Networks, MANETs)不同，由于受到成本以及體積等原因的限制，無線傳感器節(jié)點(diǎn)的處理能力、通信帶寬以及電池容量等資源更為有限。尤其是在多數(shù)應(yīng)用中，傳感器節(jié)點(diǎn)的能量無法得到補(bǔ)充(如被部署在敵后或者環(huán)境惡劣的地區(qū))，如何有效利用能源，延長網(wǎng)絡(luò)的工作壽命成為設(shè)計(jì)的關(guān)鍵因素，高效節(jié)能技術(shù)成為研宄熱點(diǎn)。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004]本實(shí)用新型目的之一在于提供一種低成本、低功耗、高效率運(yùn)行的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)定位系統(tǒng)及方法。
[0005]本實(shí)用新型提供的一種低功耗的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)智能節(jié)點(diǎn)，包括電源模塊、電源管理模塊、無線傳感器模塊、MCU模塊、AGC模塊、射頻功率放大器、無線收發(fā)器和天線；
[0006]所述電源模塊通過所述電源管理模塊連接所述MCU模塊，所述無線傳感器模塊連接所述MCU模塊，所述MCU模塊通過所述AGC模塊連接所述射頻功率放大器，所述射頻功率放大器通過所述無線收發(fā)器連接所述天線；
[0007]所述電源模塊，用于提供電源；
[0008]所述電源管理模塊，用于檢測電源的儲能情況，并將檢測結(jié)果發(fā)送給MCU模塊；
[0009]所述MCU模塊，用于控制所述AGC模塊的增益以及節(jié)點(diǎn)的工作模式；
[0010]所述AGC模塊，用于根據(jù)所述MCU模塊的控制指令控制信號的發(fā)射功率；
[0011]所述射頻功率放大器，用于放大收發(fā)信號的功率；
[0012]所述無線收發(fā)器和天線，用于無線數(shù)據(jù)傳輸。
[0013]本實(shí)用新型的有益效果在于:本實(shí)用新型增加了 AGC模塊，可以使得節(jié)點(diǎn)間通信的功耗以及定位由以前的固定值，變成可以靈活變換的值，由此及可以減小能量損耗，也可以使得網(wǎng)絡(luò)的定位更加靈活、智能化；電源管理模塊通過檢測電源的儲能情況，來決定節(jié)點(diǎn)的工作模式，從而降低系統(tǒng)能耗，延長網(wǎng)絡(luò)的生命周期。
【附圖說明】
[0014]圖1所示為本實(shí)用新型無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)定位系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0015]下文將結(jié)合具體實(shí)施例詳細(xì)描述本實(shí)用新型。應(yīng)當(dāng)注意的是，下述實(shí)施例中描述的技術(shù)特征或者技術(shù)特征的組合不應(yīng)當(dāng)被認(rèn)為是孤立的，它們可以被相互組合從而達(dá)到更好的技術(shù)效果。
[0016]如圖1所示，本實(shí)用新型提供的一種低功耗的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)智能節(jié)點(diǎn)，包括電源模塊1、電源管理模塊2、無線傳感器模塊3、MCU模塊4、AGC模塊5、射頻功率放大器6、無線收發(fā)器7和天線8 ;
[0017]電源模塊I通過電源管理模塊2連接MCU模塊4，無線傳感器模塊3連接MCU模塊4，MCU模塊4通過AGC模塊5連接射頻功率放大器6，射頻功率放大器6通過無線收發(fā)器7連接天線8 ；
[0018]電源模塊I，用于提供電源；
[0019]電源管理模塊2，用于檢測電源的儲能情況，并將檢測結(jié)果發(fā)送給MCU模塊4 ;
[0020]MCU模塊4，用于控制AGC模塊5的增益以及節(jié)點(diǎn)的工作模式；
[0021]AGC模塊5，用于根據(jù)MCU模塊4的控制指令控制信號的發(fā)射功率；
[0022]射頻功率放大器6，用于放大收發(fā)信號的功率；
[0023]無線收發(fā)器7和天線8，用于無線數(shù)據(jù)傳輸。
[0024]該智能節(jié)點(diǎn)采用了自動增益控制(Automatic Gain Control,簡稱AGC)模塊，AGC模塊5能夠加大或者縮小收發(fā)功率，實(shí)現(xiàn)該節(jié)點(diǎn)的無線數(shù)據(jù)收發(fā)覆蓋距離的變化，從而可以實(shí)現(xiàn)以單節(jié)點(diǎn)為錨點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)定位技術(shù)。AGC模塊5具有自動切換的功能，完成發(fā)射和接收不同功能的切換。在發(fā)射時(shí)，MCU模塊4根據(jù)需要進(jìn)行預(yù)放大或者預(yù)縮小增益操作，以單位倍數(shù)(dBm)為步進(jìn)完成調(diào)節(jié)，或者直接預(yù)制到一定增益值，加大或縮小發(fā)射增益。接收信號時(shí)，AGC模塊5主要完成對接收靈敏度的調(diào)節(jié)，通過增加或者減小接收靈敏度，實(shí)現(xiàn)對強(qiáng)度不一的信號捕捉和通信。
[0025]MCU模塊4可根據(jù)通信的距離，自動調(diào)節(jié)AGC模塊5的增益，完成數(shù)據(jù)通信，由于通信過程中節(jié)點(diǎn)能耗的70% -80%消耗在收發(fā)器，本實(shí)用新型可以大大節(jié)省節(jié)點(diǎn)能量消耗。
[0026]電源管理模塊2能夠?qū)崟r(shí)檢測電源模塊I儲能狀況，按“ ％ ”反饋給MCU模塊4，MCU模塊4以此決定該節(jié)點(diǎn)的工作模式:①標(biāo)準(zhǔn)、②節(jié)能、③備用。由MCU模塊4決定使電能充足的節(jié)點(diǎn)承擔(dān)更多任務(wù)，電能不足節(jié)點(diǎn)只發(fā)送本節(jié)點(diǎn)感知信息或不承擔(dān)中繼任務(wù)，從而滿足不同應(yīng)用的需要，延長整網(wǎng)的實(shí)驗(yàn)壽命。
[0027]當(dāng)節(jié)點(diǎn)剩余電能在50%以上，貝Ij為標(biāo)準(zhǔn)工作模式，承擔(dān)本節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)采集以及其他節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)中繼任務(wù)；如節(jié)點(diǎn)剩余電能在50% -25%區(qū)間，節(jié)點(diǎn)工作進(jìn)入節(jié)能模式，只承擔(dān)本節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)采集以及“必要型”數(shù)據(jù)中繼任務(wù)，所謂“必要型”中繼，指的是當(dāng)本節(jié)點(diǎn)作為中繼器時(shí)的多跳路徑選擇，其效率大大優(yōu)于鄰近替代節(jié)點(diǎn)作為中繼器的路徑選擇；如節(jié)點(diǎn)剩余電能在25%以下，節(jié)點(diǎn)工作進(jìn)入備用模式，只承擔(dān)本節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)采集以及“唯一型”數(shù)據(jù)中繼任務(wù)，所謂“唯一型”中繼，指的是只有當(dāng)本節(jié)點(diǎn)作為中繼器時(shí)通信連接才能正常進(jìn)行，否則通信失敗。
[0028]綜上，本實(shí)用新型中的AGC模塊5可以使得節(jié)點(diǎn)間通信的功耗以及定位由以前的固定值，變成可以靈活變換的值，由此及可以減小能量損耗，也可以使得網(wǎng)絡(luò)的定位更加靈活、智能化；電源管理模塊2通過檢測電源的儲能情況，來決定節(jié)點(diǎn)的工作模式，從而降低系統(tǒng)能耗，延長網(wǎng)絡(luò)的生命周期。
[0029]本文雖然已經(jīng)給出了本實(shí)用新型的一些實(shí)施例，但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，在不脫離本實(shí)用新型精神的情況下，可以對本文的實(shí)施例進(jìn)行改變。上述實(shí)施例只是示例性的，不應(yīng)以本文的實(shí)施例作為本實(shí)用新型權(quán)利范圍的限定。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種低功耗的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)智能節(jié)點(diǎn)，其特征在于，包括電源模塊、電源管理模塊、無線傳感器模塊、MCU模塊、AGC模塊、射頻功率放大器、無線收發(fā)器和天線； 所述電源模塊通過所述電源管理模塊連接所述MCU模塊，所述無線傳感器模塊連接所述MCU模塊，所述MCU模塊通過所述AGC模塊連接所述射頻功率放大器，所述射頻功率放大器通過所述無線收發(fā)器連接所述天線； 所述電源模塊，用于提供電源； 所述電源管理模塊，用于檢測電源的儲能情況，并將檢測結(jié)果發(fā)送給MCU模塊； 所述MCU模塊，用于控制所述AGC模塊的增益以及節(jié)點(diǎn)的工作模式； 所述AGC模塊，用于根據(jù)所述MCU模塊的控制指令控制信號的發(fā)射功率； 所述射頻功率放大器，用于放大收發(fā)信號的功率； 所述無線收發(fā)器和天線，用于無線數(shù)據(jù)傳輸。
【專利摘要】本實(shí)用新型提供了一種低功耗的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)智能節(jié)點(diǎn)，包括電源模塊、電源管理模塊、無線傳感器模塊、MCU模塊、AGC模塊、射頻功率放大器、無線收發(fā)器和天線；電源模塊通過電源管理模塊連接MCU模塊，無線傳感器模塊連接MCU模塊，MCU模塊通過AGC模塊連接射頻功率放大器，射頻功率放大器通過無線收發(fā)器連接天線。本實(shí)用新型增加了AGC模塊，可以使得節(jié)點(diǎn)間通信的功耗以及定位由以前的固定值，變成可以靈活變換的值，由此及可以減小能量損耗，也可以使得網(wǎng)絡(luò)的定位更加靈活、智能化；電源管理模塊通過檢測電源的儲能情況，來決定節(jié)點(diǎn)的工作模式，從而降低系統(tǒng)能耗，延長網(wǎng)絡(luò)的生命周期。
【IPC分類】H04W52/02, H04W52/52
【公開號】CN204681600
【申請?zhí)枴緾N201520351756
【發(fā)明人】肖景, 賀達(dá)江, 朱俊標(biāo), 瞿軍, 楊會平, 楊恒玲
【申請人】懷化學(xué)院
【公開日】2015年9月30日
【申請日】2015年5月27日