一種無線多媒體傳感網(wǎng)定位測試系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種無線多媒體傳感網(wǎng)定位測試系統(tǒng)，更具體的說，尤其涉及一種采 用定向天線和信號(hào)強(qiáng)度來實(shí)現(xiàn)被測試節(jié)點(diǎn)定位的無線多媒體傳感網(wǎng)定位測試系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 無線傳感網(wǎng)（WSN)中的節(jié)點(diǎn)定位是WSN眾多研宄和應(yīng)用的基礎(chǔ)，也是一個(gè)研宄熱 點(diǎn)。而如何測試和評(píng)判定位算法和定位系統(tǒng)的性能目前沒有低成本的可靠手段。首先我們 需要一個(gè)高精度的定位系統(tǒng)，雖然差分定位技術(shù)定位精度很高，但是系統(tǒng)復(fù)雜，成本高昂； 而超寬帶（UWB)和801. 15.4a啁啾擴(kuò)頻（CSS)等基于時(shí)間的定位方法具有很高的定位精 度，但是這些方法需要單獨(dú)的測距過程，網(wǎng)絡(luò)開銷較大，不適合無線多媒體傳感網(wǎng)定位測 試，同時(shí)也存在成本高的問題；人工標(biāo)定測量的方法繁瑣且耗時(shí)，可擴(kuò)展性差。另外測試系 統(tǒng)還應(yīng)能夠進(jìn)行定位數(shù)據(jù)的展示和存檔。但是目前還沒有合適的無線多媒體傳感網(wǎng)測試平 臺(tái)及測試方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明為了克服上述技術(shù)問題的缺點(diǎn)，提供了一種無線多媒體傳感網(wǎng)定位測試系 統(tǒng)。
[0004] 本發(fā)明的無線多媒體傳感網(wǎng)定位測試系統(tǒng)，包括數(shù)據(jù)管理服務(wù)器、多個(gè)主測試裝 置以及多個(gè)終端測試裝置，多媒體傳感網(wǎng)中的被測試節(jié)點(diǎn)與終端測試裝置經(jīng)通信線連接， 主測試裝置與被測試節(jié)點(diǎn)進(jìn)行自組網(wǎng)，主測試裝置用于接收被測試節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)并將其轉(zhuǎn)發(fā) 至數(shù)據(jù)管理服務(wù)器，數(shù)據(jù)管理服務(wù)器通過對(duì)接收的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和運(yùn)算，實(shí)現(xiàn)被測試節(jié)點(diǎn) 的定位并對(duì)定位算法進(jìn)行分析；其特別之處在于：所述主測試裝置由微控制器以及與其相 連接的電源模塊、衛(wèi)星定位接收模塊、無線收發(fā)模塊、存儲(chǔ)模塊、全向天線及多個(gè)均勻分布 的定向天線組成，主測試裝置通過衛(wèi)星定位接收模塊獲取自身的經(jīng)煒度坐標(biāo)；所述終端測 試裝置由微控制器以及與其相連接的電源模塊、衛(wèi)星定位接收模塊、存儲(chǔ)模塊及與被測試 節(jié)點(diǎn)相連接的測試節(jié)點(diǎn)接口組成，終端測試裝置通過自身的衛(wèi)星定位接收模塊獲取經(jīng)煒度 坐標(biāo)；主測試裝置通過全向天線和多個(gè)定向天線分別實(shí)現(xiàn)與終端測試裝置之間的發(fā)送和接 收，主測試裝置通過無線收發(fā)模塊將自身采集的數(shù)據(jù)和接收的終端測試裝置的數(shù)據(jù)發(fā)送至 數(shù)據(jù)管理服務(wù)器；數(shù)據(jù)管理服務(wù)器根據(jù)接收的數(shù)據(jù)對(duì)被測試節(jié)點(diǎn)進(jìn)行定位并評(píng)價(jià)定位方法 的準(zhǔn)確性。
[0005] 本發(fā)明的無線多媒體傳感網(wǎng)定位測試系統(tǒng)，所述主測試裝置和終端測試裝置的微 控制器均連接有環(huán)境光傳感器、三軸加速度計(jì)、溫濕度傳感器、顯示模塊和按鍵。
[0006] 本發(fā)明的無線多媒體傳感網(wǎng)定位測試系統(tǒng)，所述主測試裝置和終端測試裝置的電 源模塊均由可充電磷酸鐵鋰電池和太陽能電池板組成，可充電磷酸鐵鋰電池和太陽能電池 板的輸出經(jīng)電源切換電路與微控制器相連接，微控制器經(jīng)環(huán)境光傳感器對(duì)電源切換電路進(jìn) 行控制，微控制器經(jīng)電量計(jì)電路檢測可充電磷酸鐵鋰電池的電壓。
[0007] 本發(fā)明的無線多媒體傳感網(wǎng)定位測試系統(tǒng)，所述主測試裝置和終端測試裝置的微 控制器、存儲(chǔ)模塊均分別采用主控單片機(jī)、鐵電存儲(chǔ)器。
[0008] 本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明的無線多媒體傳感網(wǎng)定位測試系統(tǒng)，主測試裝置上 設(shè)置有多個(gè)定向天線，終端測試裝置上設(shè)置有與被測試節(jié)點(diǎn)相連接的測試節(jié)點(diǎn)接口，通過 計(jì)算被測試節(jié)點(diǎn)與主測試裝置上的定向天線的夾角以及信號(hào)強(qiáng)度，可計(jì)算出被測試節(jié)點(diǎn)的 坐標(biāo)，也可通過計(jì)算被測試節(jié)點(diǎn)與兩個(gè)主測試裝置上定位天線的夾角，來獲取被測試節(jié)點(diǎn) 的坐標(biāo)。通過比較定位方法計(jì)算出的被測試節(jié)點(diǎn)的坐標(biāo)與通過衛(wèi)星定位接收模塊獲取的坐 標(biāo)的差值，來評(píng)價(jià)定位計(jì)算方法的優(yōu)劣。
[0009] 該定位測試系統(tǒng)可同時(shí)測量被測試無線傳感網(wǎng)節(jié)點(diǎn)的經(jīng)煒度、海拔、加速度、方 向、時(shí)間位置相參數(shù)，結(jié)合裝有定向天線的無線傳感網(wǎng)接收模塊記錄無線信號(hào)強(qiáng)度，可進(jìn)行 基于信號(hào)強(qiáng)度的定位系統(tǒng)測試，基于慣性導(dǎo)航的定位測試，以及結(jié)合衛(wèi)星定位、信號(hào)強(qiáng)度和 慣性導(dǎo)航的綜合定位測試。該測試裝置在接收無線數(shù)據(jù)的同時(shí)完成定位數(shù)據(jù)采集，測試方 法簡單，并可采集環(huán)境光強(qiáng)、電量、溫濕度等輔助參數(shù)。另外該測試系統(tǒng)通過太陽能電池板 和可充電電池為測試裝置供電，并根據(jù)環(huán)境變化進(jìn)行合理的工作模式切換，可滿足測試系 統(tǒng)長時(shí)間室外定位測試的要求。同時(shí)該定位測試系統(tǒng)可用于定位算法的研宄和測試。
【附圖說明】
[0010] 圖1為本發(fā)明的定位測試系統(tǒng)中主測試裝置的電路原理圖；
[0011] 圖2為本發(fā)明的定位測試系統(tǒng)中終端測試裝置的電路原理圖；
[0012] 圖3為本發(fā)明的無線多媒體傳感網(wǎng)定位測試系統(tǒng)的布設(shè)原理圖；
[0013] 圖4為典型定向天線的方向性原理圖；
[0014] 圖5為采用4個(gè)定向天線以90度間隔均勻放置的結(jié)構(gòu)圖；
[0015] 圖6為利用與定向天線的夾角以及信號(hào)強(qiáng)度的大小對(duì)被測試節(jié)點(diǎn)進(jìn)行定位的原 理圖；
[0016] 圖7為利用與三個(gè)主測試裝置上的定位天線的夾角對(duì)被測試節(jié)點(diǎn)進(jìn)行定位的原 理圖。
[0017] 圖中：1終端測試裝置，2主測試裝置，3數(shù)據(jù)管理服務(wù)器，4被測試節(jié)點(diǎn)，5無線收 發(fā)模塊。
【具體實(shí)施方式】
[0018] 下面結(jié)合附圖與實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
[0019] 本發(fā)明的無線多媒體傳感網(wǎng)定位測試系統(tǒng)由數(shù)據(jù)管理服務(wù)器、多個(gè)主測試裝置以 及多個(gè)終端測試裝置組成，被測試節(jié)點(diǎn)設(shè)置于終端測試裝置上，與其具有相同的經(jīng)煒度和 海拔坐標(biāo)，主測試裝置與被測試節(jié)點(diǎn)通過自組網(wǎng)的形式形成無線多媒體傳感網(wǎng)，用于將自 身采集的數(shù)據(jù)和接收的被測試節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)至數(shù)據(jù)管理服務(wù)器，以便數(shù)據(jù)管理服務(wù)器進(jìn) 行存儲(chǔ)、管理和分析。
[0020] 如圖1所示，給出了本發(fā)明的定位測試系統(tǒng)中主測試裝置的電路原理圖，其由主 控單片機(jī)以及與其相連接的電源模塊、衛(wèi)星定位接收模塊、無線收發(fā)模塊、全向天線、多個(gè) 定向天線、陀螺儀、三軸加速度計(jì)、鐵電存儲(chǔ)模塊、溫濕度傳感器、按鍵模塊和顯示模塊組 成，主測試裝置通過衛(wèi)星定位接收模塊獲取自身的經(jīng)煒度和海拔坐標(biāo)，通過無線收發(fā)模塊 與數(shù)據(jù)管理服務(wù)器向通信。主測試裝置通過陀螺儀和三軸加速度計(jì)可獲取自身的運(yùn)動(dòng)方向 和加速度大小，通過鐵電存儲(chǔ)模塊可存儲(chǔ)自身采集和接收的數(shù)據(jù)，通過溫濕度傳感器可獲 取周圍環(huán)境中的溫度和濕度信息，按鍵模塊可對(duì)主測試裝置的工作狀態(tài)或模式進(jìn)行控制， 顯示模塊用于顯示有關(guān)信息。主控單片機(jī)還可連接其他傳感器。
[0021] 主測試裝置通過全向天線向被測試節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)，并通過定向天線接收被測試節(jié) 點(diǎn)發(fā)送的數(shù)據(jù)，并根據(jù)定向天線接收的無線信號(hào)來對(duì)被測試節(jié)點(diǎn)進(jìn)行定位。
[0022] 如圖2所示，給出了本發(fā)明的定位測試系統(tǒng)中終端測試裝置的電路原理圖，其由 主控單片機(jī)以及與其相連接的電源模塊、衛(wèi)星定位接收模塊、測試節(jié)點(diǎn)接口、陀螺儀、三軸 加速度計(jì)、鐵電存儲(chǔ)模塊、溫濕度傳感器、按鍵模塊以及顯示模塊組成，終端測試裝置通過 衛(wèi)星定位接收模塊獲取自身的經(jīng)煒度和海拔坐標(biāo)，通過陀螺儀和三軸加速度計(jì)獲取自身