[发明专利]基于无线传感器网络技术的数据传输和定位系统

说明书

技术领域

本发明属于环境监控领域，特别涉及一种基于无线传感器网络技术的数据传输和定位系统。

背景技术

在针对大面积的复杂环境进行监控时，对布置有线网络的监控点来说，可能面临着复杂的环境，增加了监控网络的实施和维护成本。此外，在某些应用场合下，用户希望在部分网络遇到损害时，网络的其余部分仍然可用，这样可以为紧急救援等提供必要的帮助。如果能够采用基本相同的软件硬件架构布设监控网络、支持无线通信、支持多种类型的数据传输、并支持分布式的网络结构以保证网络的抗毁性、支持节点定位，那么对于监控系统的铺设、维护和升级成本和抗毁性都具有更高的实用价值。但目前存在的问题是无线网络的数据传输量小，而有线网络铺设费用高、难度大和没有定位能力。

发明内容

本发明目的是提供一种基于无线传感器网络技术的数据传输和定位系统，以解决传统无线网络的数据传输量小以及有线网络铺设费用高、难度大和没有定位能力的缺陷。本发明包括监测中心计算机、RS232总线、RS232/CAN总线转换器、CAN总线、多个CAN总线控制器和多组无线传感器网络，每组无线传感器网络由一个中心节点、多个固定节点和多个移动节点组成，每个固定节点和移动节点都分别由设置在同一地点的无线数据收发模块、单片机和多个传感器模块组成，中心节点由PAN协调器组成，固定节点和移动节点都通过无线数据收发模块把采集到的被监测数据通过网络中转传送给PAN协调器，移动节点与同一组无线传感器网络中的固定节点的相对位置信息由无线数据收发模块通过网络中转传送给PAN协调器，PAN协调器中的被监测数据和相对位置信息依次通过CAN总线控制器、CAN总线、RS232/CAN总线转换器和RS232总线传递给监测中心计算机。

本发明的无线传感器网络负责产生、传输监测环境数据以及移动节点的位置数据，然后通过CAN总线传至RS232，由RS232传到监测中心计算机，监测中心计算机对数据进行处理，实现了环境数据的监控和定位。本发明提供的系统既包含数据的有线传输部分，又包含数据的无线传输部分，避免了全部使用无线网络的数据传输量小，又避免了全部使用有线网络铺设费用高、难度大，没有定位能力的缺陷。本发明基于无线传感器网络技术，使用通用的软硬件架构，支持多类型数据汇聚和传输，支持基于已知物理位置的固定节点定位整个网络移动节点的位置，网络具有高抗毁性。本发明的系统可用于环境监测，如森林防火、河流污染监控，亦可用于矿山的安全检测和人员定位。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；图2是固定节点6-2和移动节点6-3的结构示意图；图3是无线传感器网络6的结构示意图，图中实箭头代表父子关系的节点，虚箭头表示非父子关系的节点，与某个节点有箭头直接连接的所有节点都是当前节点的邻居；图4是无线传感器网络6中移动节点的定位原理图，图中，A表示移动节点，B～E表示网络中的固定节点，R1～R4分别表示各固定节点到移动节点的距离。

具体实施方式

具体实施方式一：下面结合图1至图3具体说明本实施方式。本实施方式由监测中心计算机2、RS232总线11、RS232/CAN总线转换器3、CAN总线4、多个CAN总线控制器5和多组无线传感器网络6组成，每组无线传感器网络6由一个中心节点6-1、多个固定节点6-2和多个移动节点6-3组成，每个固定节点6-2和移动节点6-3都分别由设置在同一地点的无线数据收发模块8、单片机9和多个传感器模块10组成，中心节点6-1由PAN协调器组成，固定节点6-2和移动节点6-3都由无线数据收发模块8把采集到的被监测数据s通过网络中转传送给PAN协调器，移动节点6-3与同一组无线传感器网络6中的固定节点6-2的相对位置信息t由无线数据收发模块8通过网络中转传送给PAN协调器，PAN协调器中的被监测数据s和相对位置信息t依次通过CAN总线控制器5、CAN总线4、RS232/CAN总线转换器3和RS232总线11传递给监测中心计算机2。

在图3中，无线传感器网络6包括中心节点6-1和固定节点6-2-2至固定节点6-2-18。所有的网络节点都有自己的64位地址，而且是唯一的。对于加入网络的任何节点都有16位的网络地址，在同一网络中，地址也是唯一的，其范围设为0x0000～0xFFF0。中心节点6-1的网络地址设定为0x0000，固定节点6-2的路由器地址设定为0x0001～0xFFF0。任何没有加入网络的节点的网络地址都设为0xFFFF，表示没有入网。