[实用新型]一种在线可控的传感节点定位装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及无线传感器节点的定位，尤其涉及一种在线可控的传感节点定位装置，属于传感器网络技术领域。

背景技术

随着无线通信和低功耗嵌入式技术的飞速发展，孕育了无线传感网络技术。无线传感网络作为新型的传感器网络，具有广阔的应用前景，可被广泛应用于国防军事、环境监测、农业设施、医疗卫生、交通管理等各个领域。但其应用也面临着诸多问题，如无线传感器节点受到本身生产成本低廉、功耗限制严格，计算能力和存储能力有限等特点的影响，为真实环境下大规模无线传感网络部署带来了很多困难；无线传感器节点的定位方法也是研究难题，基于测量距离的定位方法需要附加硬件设备；非测量距离的定位方法精度又很低。比如一般可采用通过GPS技术获得自身位置信息作为信标节点，其他节点依靠信标节点计算出自身的绝对位置。但GPS技术由于成本、功耗、扩展性问题不可能广泛使用，而且如何预先摆放信标节点，使普通节点的随机摆放可以取得更好效果也是难题。

针对以上问题，利用较低的成本在无线传感网络中加入适量的有线设备，构成混合传感器网络，可以大大的提高无线传感器网络的性能。如提供稳定的电源，作为已知锚节点完成未知传感器节点的定位，提供高速率数据传输功能等。因此，对于这种新颖的混合传感器网络，其有线传感设备的定位工作是整个传感器网络定位工作的重要部分。加州大学Richard Pon在《Networked Info mechanical Systems(NIMS)：Next Generation SensorNetworks for Environmental Monitoring》描述的NIMS(Networked Info mechanical System)系统是由大量线缆及可以在其上自由移动的传感器节点组成，线缆上的传感器节点可以通过无线信号进行彼此间的通信，这些传感器节点可以沿着线缆进行自由的移动，从而能够方便的对森林、海岸线、湿地、河流等生态系统进行全方位的监测。在诸如此类的混合传感器网络中，寻求一种有效便捷的有线传感器节点间的定位方法意义重大。

发明内容

本实用新型目的是克服现有技术之不足，提出一种在线可控的传感节点定位装置，可以在不变更传感器网络结构的情况下，测定有线连接的传感器节点的位置并获得传感信息。

为了实现上述发明目的，本实用新型采用的方案为：一种在线可控的传感节点定位装置，其特征在于：设置传感器定位主机通过含数据线和地线的两线制总线与多个传感器节点顺序连接，传感器定位主机与传感器节点间以单总线协议进行有线通信，各传感器节点均设有电子开关电路，各电子开关电路顺序跨接于两线制总线之间，当传感器定位主机经总线向传感器节点发出含ID编号的定位指令时，与指令ID编号一致的传感器节点响应定位指令，该传感器节点的微控制器定时启动对应的电子开关闭合，该传感器节点处的两线制总线短接，短接点处总线阻抗失配，传感器主机经总线发送的测距脉冲信号在该阻抗失配点处产生反射信号，传感器主机接受该反射信号并测量反射信号的时间间隔，计算出该传感器节点离传感器定位主机的距离，测定出该传感器节点的位置，定时时间完毕后，该节点对应的电子开关开路，总线恢复正常通信，依此类推，测定各个传感器节点在两线制总线上的顺序和它们到传感器定位主机间的距离。

所说电子开关电路可与传感器节点集成于一体，也可制作成单独的电子开关模块外接于已经成型的传感器节点，通过增加响应主机定位命令及以定时方式闭合电子开关的相应软件设置，实现所述的在线传感定位。

传感器定位主机包括现场门级可控阵列FPGA芯片、发射驱动电路、高速比较器电路、LCD显示电路、按键电路、UART接口、SDRAM芯片、FLASH芯片、配置芯片；FPGA芯片内部包含嵌入式处理器内核、液晶显示器显示控制电路、串行通信控制电路、键盘译码电路、内部嵌入式锁相环电路、脉冲产生控制电路、D触发器、高速计数器、数据锁存器等逻辑电路，所有内部逻辑电路以IEEE标准硬件描述语言编写，嵌入式处理器内核是FPGA芯片的核心，负责协调FPGA芯片内各部分电路的工作以及数据的计算。

本实用新型的优点及显著效果：

1)在传感器网络安装完毕后，无需对该网络结构再做变动，就能根据需要随时测定传感器节点的位置。

2)增加的电子开关电路结构简单，实施方便，可在设计传感器节点时将电子开关电路集成于其中，也可制作单独的电子开关模块，外接于已经成型的传感器节点。