[发明专利]一种无线传感器网络测试测量数据采集方法及其系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种无线传感器网络测试测量数据采集方法及其系统，属于无线传感器网络领域。

背景技术

无线传感器网络(Wireless Sensor Networks，WSN，简称传感器网络)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自组织网络。无线传感器网络将是下一代网络的重要组成部分，可以极大的拓展人们感知世界的能力，被认为是将对21世纪产生重大影响的技术之一，得到了世界各国军事、工业、学术等部门的重视。

无线传感器网络的测试测量技术，对了解网络运行规律，判断网络故障或瓶颈，优化网络设计规划有重要的指导意义。目前，针对无线传感器网络的测试测量技术有多种实现手段，其中典型的方案有Crossbow公司提出的Mote Works、哈佛大学提出的MoteLab和美国加州大学(UCLA)提出的SCALE。

Crossbow公司提出的MoteWorks方案如图1所示，其基于传感器网络自身的通信链路进行测试数据的收集，即正常应用数据和测试数据均通过节点微处理器(CPU)发送相应的命令到节点的射频模块(RF)，然后在无线传感器网络链路上传输，用户能够远程监视传感器网络的运行情况，通过文本或图形方式显示测试结果。MotoWorks的测试目标是固定设定的，包括网络的拓扑结构、节点的剩余能量、链路质量、传输速率等。由于测试数据占用了传感器网络链路和节点处理器资源，必然会对传感网的自身通信有一定的影响，属于有打扰式测试。

哈佛大学开发的MoteLab方案如图2所示，其由中心服务器和传感器网络组成，网络中的每个传感器节点都被连接在信号采集模块上，通过串口与中心服务器相连，并连接以太网。这样使得节点的数据可以通过无线通信装置和串口及以太网多种渠道进行传输，从而实现对网络状态的测试。MoteLab方案不占用无线传感器网络通信资源，但由于测试数据通过节点模块的CPU串口输出，占用了一定的CPU资源，属于有打扰式测试。

美国加州大学(UCLA)提出的一种专门用于无线传感器网络链路质量测试的方法——SCALE，其结构如图3所示。无线传感网各个节点通过串口与计算机相连，使得节点的数据分组一方面可以由无线通信装置进行收发，一方面可以由串口传输给计算机，从而通过比较两个结果对网络数据转发的情况进行分析并研究其概率统计规律。但该方法同上述两个方法的缺点一样，对链路上其它数据的干扰较大，且占用CPU的资源，仍属于有打扰式测试。

现有方法中均无法获得节点内部信号，并且节点内部需额外运行用于测试目的的软件模块，在不同程度上占用了节点通信链路资源和CPU资源，对节点自身的工作存在打扰。

发明内容

本发明的目的在于提供一种无线传感器网络测量数据采集方法及其系统，为处理中心服务器提供准确的无线传感器网络测试测量数据。本发明主要是通过硬件采集模块从旁路侦听节点的内部信号，并将这些内部信号进行预处理后通过数据传输网络传输到处理中心，从而在不影响无线传感器网络节点本身工作的前提下，实现对传感器网络的测试测量。

本发明的技术方案为：

一种无线传感器网络测试测量数据采集方法，其步骤为：

1)采集节点处理器与该节点射频芯片之间传输的内部信号；

2)将采集的内部信号转化为符合所选传输网络的发送格式；

3)将格式转化后的内部信号通过所选传输网络发送到中心服务器进行网络测试测量。

进一步的，所述节点处理器或该节点射频芯片与一适配采集板通过数据线或者插针连接，实现所述内部信号的采集。

所述方法中，将所述内部信号进行简化预处理后转化为符合所选传输网络传输协议的发送格式；所述内部信号包括模拟信号和数字信号。

所述数字信号的预处理方法为：当内部数字信号产生一个上升沿或者一个下降沿时，通过一个触发事件进行采样，并将采样信号存储到一个缓冲队列中。

所述模拟信号的预处理方法为：采集当前的信号，并保存上一次采集的值，如果当前采样值跟缓冲队列中上一次保存值的差值超过设定的阈值范围，则将其保存到缓冲队列中，继续进行采样；如果当前采样值跟缓冲队列中上一次保存值的差值没有超过设定的阈值，则不向缓冲队列中送入新值，并且继续进行采样。

所述采样信号中包括采样时间，并将采样时间与对应的采样值保存到所述缓冲队列中。

所述传输网络为以太网；所述传输网络的传输协议为TCP/IP协议。