一種具有遠(yuǎn)程感知能力接力延拓的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】一種具有遠(yuǎn)程感知能力接力延拓的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，屬于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。該系統(tǒng)由一個(gè)控制終端和多個(gè)移動(dòng)節(jié)點(diǎn)組成；所述的多個(gè)移動(dòng)節(jié)點(diǎn)和控制終端利用鏈?zhǔn)骄W(wǎng)絡(luò)搭建原理組建網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，系統(tǒng)里的中繼移動(dòng)節(jié)點(diǎn)可以為控制終端向遠(yuǎn)端移動(dòng)節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)控制指令。另外，移動(dòng)節(jié)點(diǎn)可以循環(huán)檢測來自相鄰移動(dòng)節(jié)點(diǎn)或控制終端的信號(hào)強(qiáng)度，當(dāng)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的范圍不能覆蓋目的地點(diǎn)時(shí)，可通過添加中繼移動(dòng)節(jié)點(diǎn)延拓網(wǎng)絡(luò)，允許控制終端或移動(dòng)節(jié)點(diǎn)在無基礎(chǔ)通信設(shè)施的環(huán)境中互連互通。本發(fā)明解決了傳統(tǒng)的通信系統(tǒng)一般需要預(yù)先架設(shè)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施才能使整個(gè)系統(tǒng)正常運(yùn)行的問題以及由于移動(dòng)終端的無線傳輸范圍有限，兩個(gè)移動(dòng)終端無法直接通信的問題。
【專利說明】一種具有遠(yuǎn)程感知能力接力延拓的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種無線傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，尤其是一種具有遠(yuǎn)程感知能力接力延拓的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]傳統(tǒng)的通信系統(tǒng)一般要預(yù)先架設(shè)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施才能使整個(gè)系統(tǒng)正常運(yùn)行。例如，蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)要有基站和移動(dòng)交換中心等功能設(shè)施的支持；無線局域網(wǎng)一般也工作在有接入點(diǎn)和有線骨干網(wǎng)的模式下。但對于有些特殊的應(yīng)用場合，預(yù)先架設(shè)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施的移動(dòng)通信系統(tǒng)并不能勝任。例如，發(fā)生地震或水災(zāi)等大型災(zāi)害后的營救、野外科考、偏遠(yuǎn)礦山作業(yè)以及臨時(shí)組織的大型會(huì)議等，這些場合的通信就無法依賴于任何可能因?yàn)?zāi)害損毀而失去效用的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施。
[0003]傳感器網(wǎng)絡(luò)綜合了傳感器技術(shù)、嵌入式計(jì)算技術(shù)、分布式信息處理技術(shù)和無線通信技術(shù)，是計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)的一個(gè)新的研究領(lǐng)域；自組織網(wǎng)絡(luò)是一種移動(dòng)、多跳、自律式系統(tǒng)，兩者均具有十分廣闊的應(yīng)用前景。傳感器網(wǎng)絡(luò)在特殊領(lǐng)域有著傳統(tǒng)技術(shù)不可比擬的優(yōu)勢，而無線自組織網(wǎng)絡(luò)通過臨時(shí)組網(wǎng)的方式在惡劣環(huán)境中支持移動(dòng)節(jié)點(diǎn)之間的無線傳輸，應(yīng)用范圍廣闊。
[0004]未來移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)除了以低成本實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的高速傳輸外，還要求在無專用通信基礎(chǔ)設(shè)施的場景下，網(wǎng)絡(luò)具有適應(yīng)性和生存能力，因此無線傳感器網(wǎng)絡(luò)和自組織網(wǎng)絡(luò)將因其靈活性而在未來移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)中起到重要作用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是要提供一種具有遠(yuǎn)程感知能力接力延拓的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離臨時(shí)采集數(shù)據(jù)，解決因控制終端或是移動(dòng)節(jié)點(diǎn)間的信號(hào)強(qiáng)度衰減而造成的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)無法正常工作的問題。
[0006]本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的:該無線傳感器網(wǎng)絡(luò)為:搭建無線傳感器網(wǎng)絡(luò)，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)包括一個(gè)控制終端和多個(gè)移動(dòng)節(jié)點(diǎn)；移動(dòng)節(jié)點(diǎn)有目的移動(dòng)節(jié)點(diǎn)和中繼移動(dòng)節(jié)點(diǎn)，每個(gè)移動(dòng)節(jié)點(diǎn)的結(jié)構(gòu)相同，多個(gè)移動(dòng)節(jié)點(diǎn)利用鏈?zhǔn)骄W(wǎng)絡(luò)搭建組成網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，中繼移動(dòng)節(jié)點(diǎn)可以為控制終端向遠(yuǎn)端移動(dòng)節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)控制指令；轉(zhuǎn)發(fā)控制指令的過程為:當(dāng)目的移動(dòng)節(jié)點(diǎn)和控制終端間存在中繼移動(dòng)節(jié)點(diǎn)時(shí)，發(fā)給目的移動(dòng)節(jié)點(diǎn)的信號(hào)由最近中繼移動(dòng)節(jié)點(diǎn)至最遠(yuǎn)中繼移動(dòng)節(jié)點(diǎn)依次轉(zhuǎn)發(fā)；
[0007]控制終端包括:處理單元、可擦寫存儲(chǔ)器、無線信號(hào)收發(fā)裝置和計(jì)算機(jī)；所述的處理單元，與無線信號(hào)收發(fā)裝置和可擦寫存儲(chǔ)器相連，作為中樞，控制無線信號(hào)收發(fā)裝置和可擦寫存儲(chǔ)器的工作流程并使它們協(xié)調(diào)運(yùn)轉(zhuǎn)；所述的可擦寫存儲(chǔ)器，與處理單元相連，用于程序讀取與寫入，以及數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)；所述的無線信號(hào)收發(fā)裝置，與處理單元相連，用于無線信號(hào)的收發(fā)；所述的計(jì)算機(jī)與處理單元相連，用于發(fā)送指令給處理單元，存儲(chǔ)并處理采集到的數(shù)據(jù)。[0008]移動(dòng)節(jié)點(diǎn)包括:處理單元、可擦寫存儲(chǔ)器、無線信號(hào)收發(fā)裝置、數(shù)據(jù)采集裝置和移動(dòng)裝置的；所述的處理單元，與可擦寫存儲(chǔ)器、無線信號(hào)收發(fā)裝置、數(shù)據(jù)采集裝置及移動(dòng)裝置相連，作為移動(dòng)節(jié)點(diǎn)的中樞，控制各裝置的工作流程并使各裝置協(xié)調(diào)運(yùn)轉(zhuǎn)；所述的可擦寫存儲(chǔ)器，與處理單元相連，用于程序讀取與寫入，以及數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)；所述的無線信號(hào)收發(fā)裝置，與處理單元相連，用于無線信號(hào)的收發(fā)；所述的數(shù)據(jù)采集裝置，與處理單元相連，用于收集及緩存所需要的數(shù)據(jù)；所述的移動(dòng)裝置，與處理單元相連，作為移動(dòng)節(jié)點(diǎn)的載體，受到處理單元的控制，以達(dá)到系統(tǒng)所需的移動(dòng)要求。
[0009]無線傳感器網(wǎng)絡(luò)搭建過程如下:
[0010](I)首先指定控制終端的級數(shù)，然后加入弟個(gè)移動(dòng)節(jié)點(diǎn)，在控制終端和弟個(gè)移動(dòng)節(jié)點(diǎn)間建立一個(gè)點(diǎn)對點(diǎn)連接，并為第一個(gè)移動(dòng)節(jié)點(diǎn)分配級數(shù)，同時(shí)使終端的級數(shù)增加一級，接著通過無線通信協(xié)議使兩者相互通信；第一個(gè)移動(dòng)節(jié)點(diǎn)進(jìn)入接收控制指令狀態(tài)，接收來自控制終端的控制指令信號(hào)，控制移動(dòng)裝置，對發(fā)出的控制指令作出反饋，并在移動(dòng)過程中不斷判斷控制終端發(fā)出信號(hào)的強(qiáng)度，在信號(hào)強(qiáng)度低于信號(hào)強(qiáng)度最低閾值時(shí)，向控制終端發(fā)送增加移動(dòng)節(jié)點(diǎn)的中繼請求信號(hào)，同時(shí)進(jìn)入屏蔽特定信號(hào)狀態(tài)；
[0011](2)控制終端接收到中繼請求信號(hào)后，在控制終端與第一個(gè)移動(dòng)節(jié)點(diǎn)間加入中繼移動(dòng)節(jié)點(diǎn)，并讓中繼移動(dòng)節(jié)點(diǎn)依次與控制終端和第一個(gè)移動(dòng)節(jié)點(diǎn)建立連接，然后控制終端把自己的級數(shù)分配給中繼移動(dòng)節(jié)點(diǎn)，同時(shí)自身級數(shù)增加一級；
[0012](3)控制終端向中繼移動(dòng)節(jié)點(diǎn)發(fā)送控制指令，使中繼移動(dòng)節(jié)點(diǎn)向第一個(gè)移動(dòng)節(jié)點(diǎn)靠近，當(dāng)?shù)谝粋€(gè)移動(dòng)節(jié)點(diǎn)檢測到中繼移動(dòng)節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)給它的信號(hào)強(qiáng)度值大于規(guī)定的最高信號(hào)強(qiáng)度閾值時(shí)，第一個(gè)移動(dòng)節(jié)點(diǎn)解除屏蔽特定信號(hào)狀態(tài)；
[0013](4)規(guī)定移動(dòng)節(jié)點(diǎn)只能跟上下級移動(dòng)節(jié)點(diǎn)或控制終端通信，當(dāng)控制終端對第一個(gè)移動(dòng)節(jié)點(diǎn)發(fā)送控制指令時(shí)，中繼移動(dòng)節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)控制信號(hào)至第一個(gè)移動(dòng)節(jié)點(diǎn)，達(dá)到延拓網(wǎng)絡(luò)的目的；
[0014](5)當(dāng)各個(gè)移動(dòng)節(jié)點(diǎn)到達(dá)指定地點(diǎn)時(shí)，控制終端發(fā)出采集數(shù)據(jù)信號(hào)，移動(dòng)節(jié)點(diǎn)在接收到該信號(hào)后，進(jìn)入數(shù)據(jù)采集狀態(tài)，執(zhí)行數(shù)據(jù)采集控制指令，并通過無線信號(hào)收發(fā)裝置回傳采集到的數(shù)據(jù)；
[0015](6)完成采集任務(wù)后，控制終端發(fā)出回收控制指令信號(hào)，第一個(gè)移動(dòng)節(jié)點(diǎn)接收到回收控制指令后，進(jìn)入返程回收狀態(tài)，開始返回，當(dāng)中繼移動(dòng)節(jié)點(diǎn)檢測到第一個(gè)移動(dòng)節(jié)點(diǎn)發(fā)來的信號(hào)強(qiáng)度值大于最高信號(hào)強(qiáng)度閾值時(shí)，中繼移動(dòng)節(jié)點(diǎn)與第一個(gè)移動(dòng)節(jié)點(diǎn)同時(shí)向控制終端靠近，直到完成回收；
[0016](7)當(dāng)任務(wù)需要更多移動(dòng)節(jié)點(diǎn)時(shí)，重復(fù)步驟(I)、(2)、(3)和(4)，添加新的中繼移動(dòng)節(jié)點(diǎn)，達(dá)到延拓網(wǎng)絡(luò)傳輸控制指令和回傳采集信息的目的。
[0017]所述的移動(dòng)節(jié)點(diǎn)存在四種狀態(tài):接收控制指令狀態(tài)、屏蔽特定信號(hào)狀態(tài)、數(shù)據(jù)采集狀態(tài)和返程回收狀態(tài)；所述的接收控制指令狀態(tài)是指當(dāng)相鄰移動(dòng)節(jié)點(diǎn)間或移動(dòng)節(jié)點(diǎn)和控制終端間的通信信號(hào)強(qiáng)度高于最低信號(hào)強(qiáng)度閾值時(shí)，該移動(dòng)節(jié)點(diǎn)得以正常接收或轉(zhuǎn)發(fā)來自相鄰移動(dòng)節(jié)點(diǎn)或控制終端的信號(hào)的狀態(tài)；所述的屏蔽特定信號(hào)狀態(tài)是指當(dāng)相鄰移動(dòng)節(jié)點(diǎn)間或移動(dòng)節(jié)點(diǎn)和控制終端間的通信信號(hào)強(qiáng)度低于最低信號(hào)強(qiáng)度閾值時(shí)，該移動(dòng)節(jié)點(diǎn)屏蔽來自相鄰移動(dòng)節(jié)點(diǎn)或控制終端的遠(yuǎn)離控制指令信號(hào)，停止執(zhí)行遠(yuǎn)離控制終端的操作，并向控制終端發(fā)送增加中繼節(jié)點(diǎn)的請求信號(hào)；所述的數(shù)據(jù)采集狀態(tài)是指當(dāng)移動(dòng)節(jié)點(diǎn)到達(dá)指定目的地點(diǎn)時(shí)，在收到控制終端發(fā)出的數(shù)據(jù)采集控制指令后，執(zhí)行數(shù)據(jù)采集的一系列操作，通過數(shù)據(jù)采集裝置采集并存儲(chǔ)所需的數(shù)據(jù)，再利用無線信號(hào)收發(fā)裝置回傳采集到的數(shù)據(jù)；所述的返程回收狀態(tài)是指移動(dòng)節(jié)點(diǎn)在完成全部工作之后，收到控制終端發(fā)出的返回控制指令，由最遠(yuǎn)端移動(dòng)節(jié)點(diǎn)至最近端移動(dòng)節(jié)點(diǎn)依次向終端靠近，直到所有移動(dòng)節(jié)點(diǎn)全部成功返回；在返回過程中，控制終端不再處理增加中繼節(jié)點(diǎn)的請求信號(hào)，移動(dòng)節(jié)點(diǎn)不斷判斷控制終端發(fā)出信號(hào)的強(qiáng)度，當(dāng)中繼移動(dòng)節(jié)點(diǎn)檢測到遠(yuǎn)端的移動(dòng)節(jié)點(diǎn)發(fā)來的信號(hào)的信號(hào)強(qiáng)度低于信號(hào)強(qiáng)度最低閾值時(shí)，移動(dòng)節(jié)點(diǎn)進(jìn)入屏蔽特定信號(hào)狀態(tài)；當(dāng)中繼移動(dòng)節(jié)點(diǎn)檢測到遠(yuǎn)端的移動(dòng)節(jié)點(diǎn)發(fā)來的信號(hào)的信號(hào)強(qiáng)度值高于最高信號(hào)強(qiáng)度閾值時(shí)，中繼移動(dòng)節(jié)點(diǎn)與遠(yuǎn)端的移動(dòng)節(jié)點(diǎn)同時(shí)向控制終端靠近，直到完成回收。
[0018]所述的級數(shù)是為了便于移動(dòng)節(jié)點(diǎn)間或控制終端和移動(dòng)節(jié)點(diǎn)間通信而設(shè)立的標(biāo)志。首先指定控制終端的級數(shù)，在添加新的移動(dòng)節(jié)點(diǎn)時(shí)，控制終端把自己的級數(shù)分配給該移動(dòng)節(jié)點(diǎn)，同時(shí)自身級數(shù)加一級。規(guī)定移動(dòng)節(jié)點(diǎn)只能跟上下級移動(dòng)節(jié)點(diǎn)或控制終端通信。
[0019]所述的轉(zhuǎn)發(fā)是目的移動(dòng)節(jié)點(diǎn)和控制終端間存在中繼移動(dòng)節(jié)點(diǎn)時(shí)，發(fā)給目的移動(dòng)節(jié)點(diǎn)的信號(hào)由最近中繼移動(dòng)節(jié)點(diǎn)至最遠(yuǎn)中繼移動(dòng)節(jié)點(diǎn)依次轉(zhuǎn)發(fā)。
[0020]所述的信號(hào)強(qiáng)度的得到過程如下:首先從接收的射頻信號(hào)耦合出部分射頻信號(hào)，然后和本征信號(hào)進(jìn)行混頻，得到中頻信號(hào)，最后使用無線信號(hào)收發(fā)裝置中的檢波電路檢測信號(hào)的幅值，得到描述接收信號(hào)強(qiáng)度的數(shù)值；所述的最低信號(hào)強(qiáng)度閾值是指無線信號(hào)強(qiáng)度的大小確定的弱信號(hào)區(qū)域的上限值，即在移動(dòng)節(jié)點(diǎn)遠(yuǎn)離控制終端或相鄰移動(dòng)節(jié)點(diǎn)時(shí)，為防止信號(hào)衰減程度過大，引發(fā)數(shù)據(jù)丟失而設(shè)立的最小值。所述的最高信號(hào)強(qiáng)度閾值是指無線信號(hào)強(qiáng)度的大小確定的強(qiáng)信號(hào)區(qū)域的下限值，即在移動(dòng)節(jié)點(diǎn)向前端移動(dòng)節(jié)點(diǎn)靠近時(shí)或在回收時(shí)，讓進(jìn)入屏蔽特定信號(hào)狀態(tài)的移動(dòng)節(jié)點(diǎn)脫離屏蔽特定信號(hào)狀態(tài)，并繼續(xù)移動(dòng)而設(shè)立的最大值。
[0021]所述控制指令的數(shù)據(jù)封包格式包括包開始標(biāo)志、負(fù)載長度、包序號(hào)、節(jié)點(diǎn)標(biāo)志、模塊標(biāo)志、信息標(biāo)志、數(shù)據(jù)段及校驗(yàn)和；所述包開始標(biāo)志表示開始一個(gè)新的包，負(fù)載長度表示以下的有效載荷的長度，包序號(hào)即每個(gè)節(jié)點(diǎn)對自己發(fā)的包進(jìn)行計(jì)數(shù)，可以用來檢測包是否丟失，節(jié)點(diǎn)標(biāo)志用來區(qū)分同一網(wǎng)絡(luò)的不同移動(dòng)節(jié)點(diǎn)或控制終端，模塊標(biāo)志用來區(qū)分同一移動(dòng)節(jié)點(diǎn)上不同裝置發(fā)的包，信息標(biāo)志定義負(fù)載是什么以及負(fù)載的解包方式，數(shù)據(jù)段用于存放各種控制指令和數(shù)據(jù)，并與信息標(biāo)志相關(guān)，所述控制指令又由控制指令標(biāo)志和對應(yīng)的參數(shù)段以及保留字段構(gòu)成，其中控制指令標(biāo)志用以區(qū)分不同的控制指令，保留字段用于擴(kuò)展，參數(shù)段根據(jù)不同的控制指令存儲(chǔ)參數(shù)集中的相應(yīng)參數(shù)值，校驗(yàn)和對數(shù)據(jù)包內(nèi)包開始標(biāo)志之后校驗(yàn)和之前的內(nèi)容進(jìn)行校驗(yàn)，用來確保正確的數(shù)據(jù)通信。
[0022]有益效果，由于采用了上述方案，移動(dòng)節(jié)點(diǎn)或控制終端可以利用通信協(xié)議相互連接，通過組網(wǎng)協(xié)議建立無線傳感器網(wǎng)絡(luò)；移動(dòng)節(jié)點(diǎn)不僅能夠?qū)崿F(xiàn)采集數(shù)據(jù)的功能，而且還能夠?qū)崿F(xiàn)控制指令的傳輸與數(shù)據(jù)信號(hào)的轉(zhuǎn)發(fā)；移動(dòng)節(jié)點(diǎn)可以循環(huán)檢測來自相鄰移動(dòng)節(jié)點(diǎn)或控制終端的信號(hào)強(qiáng)度，當(dāng)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的范圍不能覆蓋目的地點(diǎn)時(shí)，可通過添加中繼移動(dòng)節(jié)點(diǎn)達(dá)到延拓網(wǎng)絡(luò)的目的，從而允許控制終端或是移動(dòng)節(jié)點(diǎn)在無基礎(chǔ)通信設(shè)施的環(huán)境中互連互通。
[0023]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn):
[0024]1、本發(fā)明中的移動(dòng)節(jié)點(diǎn)都是相同的，不存在特異性，任何一個(gè)移動(dòng)節(jié)點(diǎn)損壞，都可以被其他移動(dòng)節(jié)點(diǎn)代替，這使得系統(tǒng)更加穩(wěn)定。
[0025]2、本發(fā)明的成本較低，搭建系統(tǒng)簡便，可用于一些突發(fā)情景，迅速快捷的采集數(shù)據(jù)。
[0026]3、本發(fā)明的通用性，適用性，可擴(kuò)展性較強(qiáng)，可用多種移動(dòng)裝置改裝為移動(dòng)節(jié)點(diǎn)，運(yùn)用于不同的環(huán)境與場景。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0027]圖1為本發(fā)明的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0028]圖2為本發(fā)明的移動(dòng)節(jié)點(diǎn)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0029]圖3為本發(fā)明的控制終端的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0030]圖4為本發(fā)明的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的組網(wǎng)協(xié)議的流程圖。
[0031]圖5為本發(fā)明的控制指令的數(shù)據(jù)封包格式圖。
【具體實(shí)施方式】
[0032]實(shí)施例1:該無線傳感器網(wǎng)絡(luò)為:搭建無線傳感器網(wǎng)絡(luò)，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)包括一個(gè)控制終端和多個(gè)移動(dòng)節(jié)點(diǎn)；移動(dòng)節(jié)點(diǎn)有目的移動(dòng)節(jié)點(diǎn)和中繼移動(dòng)節(jié)點(diǎn)，每個(gè)移動(dòng)節(jié)點(diǎn)的結(jié)構(gòu)相同，多個(gè)移動(dòng)節(jié)點(diǎn)利用鏈?zhǔn)骄W(wǎng)絡(luò)搭建組成網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，中繼移動(dòng)節(jié)點(diǎn)可以為控制終端向遠(yuǎn)端移動(dòng)節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)控制指令；轉(zhuǎn)發(fā)控制指令的過程為:當(dāng)目的移動(dòng)節(jié)點(diǎn)和控制終端間存在中繼移動(dòng)節(jié)點(diǎn)時(shí)，發(fā)給目的移動(dòng)節(jié)點(diǎn)的信號(hào)由最近中繼移動(dòng)節(jié)點(diǎn)至最遠(yuǎn)中繼移動(dòng)節(jié)點(diǎn)依次轉(zhuǎn)發(fā)；
[0033]控制終端包括:處理單元、可擦寫存儲(chǔ)器、無線信號(hào)收發(fā)裝置和計(jì)算機(jī)；所述的處理單元，與無線信號(hào)收發(fā)裝置和可擦寫存儲(chǔ)器相連，作為中樞，控制無線信號(hào)收發(fā)裝置和可擦寫存儲(chǔ)器的工作流程并使它們協(xié)調(diào)運(yùn)轉(zhuǎn)；所述的可擦寫存儲(chǔ)器，與處理單元相連，用于程序讀取與寫入，以及數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)；所述的無線信號(hào)收發(fā)裝置，與處理單元相連，用于無線信號(hào)的收發(fā)；所述的計(jì)算機(jī)與處理單元相連，用于發(fā)送指令給處理單元，存儲(chǔ)并處理采集到的數(shù)據(jù)。
[0034]移動(dòng)節(jié)點(diǎn)包括:處理單元、可擦寫存儲(chǔ)器、無線信號(hào)收發(fā)裝置、數(shù)據(jù)采集裝置和移動(dòng)裝置的；所述的處理單元，與可擦寫存儲(chǔ)器、無線信號(hào)收發(fā)裝置、數(shù)據(jù)采集裝置及移動(dòng)裝置相連，作為移動(dòng)節(jié)點(diǎn)的中樞，控制各裝置的工作流程并使各裝置協(xié)調(diào)運(yùn)轉(zhuǎn)；所述的可擦寫存儲(chǔ)器，與處理單元相連，用于程序讀取與寫入，以及數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)；所述的無線信號(hào)收發(fā)裝置，與處理單元相連，用于無線信號(hào)的收發(fā)；所述的數(shù)據(jù)采集裝置，與處理單元相連，用于收集及緩存所需要的數(shù)據(jù)；所述的移動(dòng)裝置，與處理單元相連，作為移動(dòng)節(jié)點(diǎn)的載體，受到處理單元的控制，以達(dá)到系統(tǒng)所需的移動(dòng)要求。
[0035]無線傳感器網(wǎng)絡(luò)搭建過程如下:
[0036](I)首先指定控制終端的級數(shù)，然后加入第一個(gè)移動(dòng)節(jié)點(diǎn)，在控制終端和第一個(gè)移動(dòng)節(jié)點(diǎn)間建立一個(gè)點(diǎn)對點(diǎn)連接，并為第一個(gè)移動(dòng)節(jié)點(diǎn)分配級數(shù)，同時(shí)使終端的級數(shù)增加一級，接著通過無線通信協(xié)議使兩者相互通信；第一個(gè)移動(dòng)節(jié)點(diǎn)進(jìn)入接收控制指令狀態(tài)，接收來自控制終端的控制指令信號(hào)，控制移動(dòng)裝置，對發(fā)出的控制指令作出反饋，并在移動(dòng)過程中不斷判斷控制終端發(fā)出信號(hào)的強(qiáng)度，在信號(hào)強(qiáng)度低于信號(hào)強(qiáng)度最低閾值時(shí)，向控制終端發(fā)送增加移動(dòng)節(jié)點(diǎn)的中繼請求信號(hào)，同時(shí)進(jìn)入屏蔽特定信號(hào)狀態(tài)；
[0037](2)控制終端接收到中繼請求信號(hào)后，在控制終端與第一個(gè)移動(dòng)節(jié)點(diǎn)間加入中繼移動(dòng)節(jié)點(diǎn)，并讓中繼移動(dòng)節(jié)點(diǎn)依次與控制終端和第一個(gè)移動(dòng)節(jié)點(diǎn)建立連接，然后控制終端把自己的級數(shù)分配給中繼移動(dòng)節(jié)點(diǎn)，同時(shí)自身級數(shù)增加一級；
[0038](3)控制終端向中繼移動(dòng)節(jié)點(diǎn)發(fā)送控制指令，使中繼移動(dòng)節(jié)點(diǎn)向第一個(gè)移動(dòng)節(jié)點(diǎn)靠近，當(dāng)?shù)谝粋€(gè)移動(dòng)節(jié)點(diǎn)檢測到中繼移動(dòng)節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)給它的信號(hào)強(qiáng)度值大于規(guī)定的最高信號(hào)強(qiáng)度閾值時(shí)，第一個(gè)移動(dòng)節(jié)點(diǎn)解除屏蔽特定信號(hào)狀態(tài)；
[0039](4)規(guī)定移動(dòng)節(jié)點(diǎn)只能跟上下級移動(dòng)節(jié)點(diǎn)或控制終端通信，當(dāng)控制終端對第一個(gè)移動(dòng)節(jié)點(diǎn)發(fā)送控制指令時(shí)，中繼移動(dòng)節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)控制信號(hào)至第一個(gè)移動(dòng)節(jié)點(diǎn)，達(dá)到延拓網(wǎng)絡(luò)的目的；
[0040](5)當(dāng)各個(gè)移動(dòng)節(jié)點(diǎn)到達(dá)指定地點(diǎn)時(shí)，控制終端發(fā)出采集數(shù)據(jù)信號(hào)，移動(dòng)節(jié)點(diǎn)在接收到該信號(hào)后，進(jìn)入數(shù)據(jù)采集狀態(tài)，執(zhí)行數(shù)據(jù)采集控制指令，并通過無線信號(hào)收發(fā)裝置回傳采集到的數(shù)據(jù)；
[0041](6)完成采集任務(wù)后，控制終端發(fā)出回收控制指令信號(hào)，第一個(gè)移動(dòng)節(jié)點(diǎn)接收到回收控制指令后，進(jìn)入返程回收狀態(tài)，開始返回，當(dāng)中繼移動(dòng)節(jié)點(diǎn)檢測到第一個(gè)移動(dòng)節(jié)點(diǎn)發(fā)來的信號(hào)的信號(hào)強(qiáng)度值大于最高信號(hào)強(qiáng)度閾值時(shí)，中繼移動(dòng)節(jié)點(diǎn)與第一個(gè)移動(dòng)節(jié)點(diǎn)同時(shí)向控制終端靠近，直到完成回收；
[0042](7)當(dāng)任務(wù)需要更多移動(dòng)節(jié)點(diǎn)時(shí)，重復(fù)步驟(I)、(2)、(4)和(5)，添加新的中繼移動(dòng)節(jié)點(diǎn)，達(dá)到延拓網(wǎng)絡(luò)傳輸控制指令和回傳采集信息的目的。
[0043]所述的移動(dòng)節(jié)點(diǎn)存在四種狀態(tài):接收控制指令狀態(tài)、屏蔽特定信號(hào)狀態(tài)、數(shù)據(jù)采集狀態(tài)和返程回收狀態(tài)；所述的接收控制指令狀態(tài)是指當(dāng)相鄰移動(dòng)節(jié)點(diǎn)間或移動(dòng)節(jié)點(diǎn)和控制終端間的通信信號(hào)強(qiáng)度高于最低信號(hào)強(qiáng)度閾值時(shí)，該移動(dòng)節(jié)點(diǎn)得以正常接收或轉(zhuǎn)發(fā)來自相鄰移動(dòng)節(jié)點(diǎn)或控制終端的信號(hào)的狀態(tài)；所述的屏蔽特定信號(hào)狀態(tài)是指當(dāng)相鄰移動(dòng)節(jié)點(diǎn)間或移動(dòng)節(jié)點(diǎn)和控制終端間的通信信號(hào)強(qiáng)度低于最低信號(hào)強(qiáng)度閾值時(shí)，該移動(dòng)節(jié)點(diǎn)屏蔽來自相鄰移動(dòng)節(jié)點(diǎn)或控制終端的遠(yuǎn)離控制指令信號(hào)，停止執(zhí)行遠(yuǎn)離控制終端的操作，并向控制終端發(fā)送增加中繼節(jié)點(diǎn)的請求信號(hào)；所述的數(shù)據(jù)采集狀態(tài)是指當(dāng)移動(dòng)節(jié)點(diǎn)到達(dá)指定目的地點(diǎn)時(shí)，在收到控制終端發(fā)出的數(shù)據(jù)采集控制指令后，執(zhí)行數(shù)據(jù)采集的一系列操作，通過數(shù)據(jù)采集裝置采集并存儲(chǔ)所需的數(shù)據(jù)，再利用無線信號(hào)收發(fā)裝置回傳采集到的數(shù)據(jù)；所述的返程回收狀態(tài)是指移動(dòng)節(jié)點(diǎn)在完成全部工作之后，收到控制終端發(fā)出的返回控制指令，由最遠(yuǎn)端移動(dòng)節(jié)點(diǎn)至最近端移動(dòng)節(jié)點(diǎn)依次向終端靠近，直到所有移動(dòng)節(jié)點(diǎn)全部成功返回；在返回過程中，控制終端不再處理增加中繼節(jié)點(diǎn)的請求信號(hào)，移動(dòng)節(jié)點(diǎn)不斷判斷控制終端發(fā)出信號(hào)的強(qiáng)度，當(dāng)中繼移動(dòng)節(jié)點(diǎn)檢測到遠(yuǎn)端的移動(dòng)節(jié)點(diǎn)發(fā)來的信號(hào)的信號(hào)強(qiáng)度低于信號(hào)強(qiáng)度最低閾值時(shí)，移動(dòng)節(jié)點(diǎn)進(jìn)入屏蔽特定信號(hào)狀態(tài)；當(dāng)中繼移動(dòng)節(jié)點(diǎn)檢測到遠(yuǎn)端的移動(dòng)節(jié)點(diǎn)發(fā)來的信號(hào)的信號(hào)強(qiáng)度值高于最高信號(hào)強(qiáng)度閾值時(shí)，中繼移動(dòng)節(jié)點(diǎn)與遠(yuǎn)端的移動(dòng)節(jié)點(diǎn)同時(shí)向控制終端靠近，直到完成回收。
[0044]所述的級數(shù)是為了便于移動(dòng)節(jié)點(diǎn)間或控制終端和移動(dòng)節(jié)點(diǎn)間通信而設(shè)立的標(biāo)志。首先指定控制終端的級數(shù)，在添加新的移動(dòng)節(jié)點(diǎn)時(shí)，控制終端把自己的級數(shù)分配給該移動(dòng)節(jié)點(diǎn)，同時(shí)自身級數(shù)加一級；規(guī)定移動(dòng)節(jié)點(diǎn)只能跟上下級移動(dòng)節(jié)點(diǎn)或控制終端通信。
[0045]所述的轉(zhuǎn)發(fā)是目的移動(dòng)節(jié)點(diǎn)和控制終端間存在中繼移動(dòng)節(jié)點(diǎn)時(shí)，發(fā)給目的移動(dòng)節(jié)點(diǎn)的信號(hào)由最近中繼移動(dòng)節(jié)點(diǎn)至最遠(yuǎn)中繼移動(dòng)節(jié)點(diǎn)依次轉(zhuǎn)發(fā)。
[0046]所述的信號(hào)強(qiáng)度的得到過程如下:首先從接收的射頻信號(hào)耦合出部分射頻信號(hào)，然后和本征信號(hào)進(jìn)行混頻，得到中頻信號(hào)，最后使用無線信號(hào)收發(fā)裝置中的檢波電路檢測信號(hào)的幅值，得到描述接收信號(hào)強(qiáng)度的數(shù)值；所述的最低信號(hào)強(qiáng)度閾值是指在移動(dòng)節(jié)點(diǎn)遠(yuǎn)離控制終端或相鄰移動(dòng)節(jié)點(diǎn)時(shí)，為防止信號(hào)衰減程度過大，引發(fā)數(shù)據(jù)丟失而設(shè)立的最小值，其取值范圍為無線信號(hào)強(qiáng)度的大小確定的弱信號(hào)區(qū)域的上限值；所述的最高信號(hào)強(qiáng)度閾值是指在移動(dòng)節(jié)點(diǎn)向前端移動(dòng)節(jié)點(diǎn)靠近時(shí)或在回收移動(dòng)節(jié)點(diǎn)時(shí)，為了讓進(jìn)入屏蔽特定信號(hào)狀態(tài)的移動(dòng)節(jié)點(diǎn)脫離屏蔽特定信號(hào)狀態(tài)，并繼續(xù)移動(dòng)所確定的最大值，其取值范圍為無線信號(hào)強(qiáng)的大小確定的強(qiáng)信號(hào)區(qū)域的下限值。
[0047]所述控制指令的數(shù)據(jù)封包格式包括包開始標(biāo)志、負(fù)載長度、包序號(hào)、節(jié)點(diǎn)標(biāo)志、模塊標(biāo)志、信息標(biāo)志、數(shù)據(jù)段及校驗(yàn)和。所述包開始標(biāo)志表示開始一個(gè)新的包，負(fù)載長度表示以下的有效載荷的長度，包序號(hào)即每個(gè)節(jié)點(diǎn)對自己發(fā)的包進(jìn)行計(jì)數(shù)，可以用來檢測包是否丟失，節(jié)點(diǎn)標(biāo)志用來區(qū)分同一網(wǎng)絡(luò)的不同移動(dòng)節(jié)點(diǎn)或控制終端，模塊標(biāo)志用來區(qū)分同一移動(dòng)節(jié)點(diǎn)上不同裝置發(fā)的包，信息標(biāo)志定義負(fù)載是什么以及負(fù)載的解包方式，數(shù)據(jù)段用于存放各種控制指令和數(shù)據(jù)，并與信息標(biāo)志相關(guān)，所述控制指令又由控制指令標(biāo)志和對應(yīng)的參數(shù)段以及保留字段構(gòu)成，其中控制指令標(biāo)志用以區(qū)分不同的控制指令，保留字段用于擴(kuò)展，參數(shù)段根據(jù)不同的控制指令存儲(chǔ)參數(shù)集中的相應(yīng)參數(shù)值，校驗(yàn)和對數(shù)據(jù)包內(nèi)包開始標(biāo)志之后校驗(yàn)和之前的內(nèi)容進(jìn)行校驗(yàn)，用來確保正確的數(shù)據(jù)通信。
[0048]實(shí)施例2:圖1中，該圖為具有遠(yuǎn)程感知能力接力延拓的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖，系統(tǒng)由一個(gè)控制終端100，一個(gè)遠(yuǎn)端移動(dòng)節(jié)點(diǎn)120和多個(gè)中繼移動(dòng)節(jié)點(diǎn)110組成，其特征在于上述每個(gè)移動(dòng)節(jié)點(diǎn)的結(jié)構(gòu)相同，這些移動(dòng)節(jié)點(diǎn)利用鏈?zhǔn)骄W(wǎng)絡(luò)的搭建原理組成網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，其中中繼移動(dòng)節(jié)點(diǎn)110可以為控制終端100向遠(yuǎn)端移動(dòng)節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)控制指令。
[0049]圖2中，該圖為移動(dòng)節(jié)點(diǎn)的結(jié)構(gòu)示意圖，移動(dòng)節(jié)點(diǎn)上加裝有處理單元200、可擦寫存儲(chǔ)器210、無線信號(hào)收發(fā)裝置220、數(shù)據(jù)采集裝置230和移動(dòng)裝置240。
[0050]所述的處理單元200，與可擦寫存儲(chǔ)器210、無線信號(hào)收發(fā)裝置220、數(shù)據(jù)采集裝置230及移動(dòng)裝置240相連，作為移動(dòng)節(jié)點(diǎn)的中樞，控制各裝置的工作流程并使各裝置協(xié)調(diào)運(yùn)轉(zhuǎn)。所述的可擦寫存儲(chǔ)器210，與處理單元200相連，用于程序讀取與寫入，以及數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)。所述的無線信號(hào)收發(fā)裝置220，與處理單元200相連，用于無線信號(hào)的收發(fā)。所述的數(shù)據(jù)采集裝置230，與處理單元200相連，用于收集及緩存所需要的數(shù)據(jù)。所述的移動(dòng)裝置240，與處理單元200相連，作為移動(dòng)節(jié)點(diǎn)的載體，受到處理單元200的控制，以達(dá)到系統(tǒng)所需的移動(dòng)要求。
[0051]圖2所述的移動(dòng)節(jié)點(diǎn)存在四種狀態(tài):接收控制指令狀態(tài)、屏蔽特定信號(hào)狀態(tài)、數(shù)據(jù)采集狀態(tài)和返程回收狀態(tài)。所述的接收控制指令狀態(tài)是指當(dāng)相鄰移動(dòng)節(jié)點(diǎn)間或移動(dòng)節(jié)點(diǎn)和控制終端間的通信信號(hào)強(qiáng)度高于最低信號(hào)強(qiáng)度閾值時(shí)，該移動(dòng)節(jié)點(diǎn)得以正常接收或轉(zhuǎn)發(fā)來自相鄰移動(dòng)節(jié)點(diǎn)或控制終端的信號(hào)的狀態(tài)。所述的屏蔽特定信號(hào)狀態(tài)是指當(dāng)相鄰移動(dòng)節(jié)點(diǎn)間或移動(dòng)節(jié)點(diǎn)和控制終端間的通信信號(hào)強(qiáng)度低于最低信號(hào)強(qiáng)度閾值時(shí)，該移動(dòng)節(jié)點(diǎn)屏蔽來自相鄰移動(dòng)節(jié)點(diǎn)或控制終端的遠(yuǎn)離控制指令信號(hào)，停止執(zhí)行遠(yuǎn)離控制終端的操作，并向控制終端發(fā)送增加中繼節(jié)點(diǎn)的請求信號(hào)。所述的數(shù)據(jù)采集狀態(tài)是指當(dāng)移動(dòng)節(jié)點(diǎn)到達(dá)指定目的地點(diǎn)時(shí)，在收到控制終端發(fā)出的數(shù)據(jù)采集控制指令后，執(zhí)行數(shù)據(jù)采集的一系列操作，通過數(shù)據(jù)采集裝置采集并存儲(chǔ)所需的數(shù)據(jù)，再利用無線信號(hào)收發(fā)裝置回傳采集到的數(shù)據(jù)。所述的返程回收狀態(tài)是指移動(dòng)節(jié)點(diǎn)在完成全部工作之后，收到控制終端發(fā)出的返回控制指令，由最遠(yuǎn)端移動(dòng)節(jié)點(diǎn)至最近端移動(dòng)節(jié)點(diǎn)依次向終端靠近，直到所有移動(dòng)節(jié)點(diǎn)全部成功返回。在返回過程中，控制終端不再處理增加中繼節(jié)點(diǎn)的請求信號(hào)，移動(dòng)節(jié)點(diǎn)不斷判斷控制終端發(fā)出信號(hào)的強(qiáng)度，當(dāng)中繼移動(dòng)節(jié)點(diǎn)檢測到遠(yuǎn)端的移動(dòng)節(jié)點(diǎn)發(fā)來的信號(hào)的信號(hào)強(qiáng)度低于信號(hào)強(qiáng)度最低閾值時(shí)，移動(dòng)節(jié)點(diǎn)進(jìn)入屏蔽特定信號(hào)狀態(tài)；當(dāng)中繼移動(dòng)節(jié)點(diǎn)檢測到遠(yuǎn)端的移動(dòng)節(jié)點(diǎn)發(fā)來的信號(hào)的信號(hào)強(qiáng)度值高于最高信號(hào)強(qiáng)度閾值時(shí)，中繼移動(dòng)節(jié)點(diǎn)與遠(yuǎn)端的移動(dòng)節(jié)點(diǎn)同時(shí)向控制終端靠近，直到完成回收。
[0052]圖3中，該圖為控制終端的結(jié)構(gòu)示意圖，控制終端包括:處理單元200、可擦寫存儲(chǔ)器210、無線信號(hào)收發(fā)裝置220和計(jì)算機(jī)300 ;所述的處理單元200，與無線信號(hào)收發(fā)裝置220和可擦寫存儲(chǔ)器210相連，作為中樞，控制無線信號(hào)收發(fā)裝置220和可擦寫存儲(chǔ)器210的工作流程并使它們協(xié)調(diào)運(yùn)轉(zhuǎn)；所述的可擦寫存儲(chǔ)器210，與處理單元200相連，用于程序讀取與寫入，以及數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)；所述的無線信號(hào)收發(fā)裝置220，與處理單元200相連，用于無線信號(hào)的收發(fā)；所述的計(jì)算機(jī)300與處理單元200相連，用于發(fā)送指令給處理單元200，存儲(chǔ)并處理采集到的數(shù)據(jù)。
[0053]圖4中，該圖為無線傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的組網(wǎng)協(xié)議的流程圖，其具體步驟如下:
[0054]步驟SlO:無線傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)增加第一個(gè)移動(dòng)節(jié)點(diǎn)。
[0055]其中，步驟SlO可包括下列步驟:1.控制終端設(shè)定級數(shù)；
[0056]其中，步驟SlO可包括下列步驟:2.控制終端與第一個(gè)移動(dòng)節(jié)點(diǎn)建立連接；
[0057]其中，步驟SlO可包括下列步驟:3.控制終端把自身級數(shù)分配給第一個(gè)移動(dòng)節(jié)點(diǎn)后，同時(shí)自身級數(shù)增加一級。
[0058]其中，步驟SlO可包括下列步驟:4.控制終端利用無線通信協(xié)議向第一個(gè)移動(dòng)節(jié)點(diǎn)發(fā)送控制指令信號(hào)，控制第一個(gè)移動(dòng)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行移動(dòng)；
[0059]步驟S20:第一個(gè)移動(dòng)節(jié)點(diǎn)檢測信號(hào)強(qiáng)度。
[0060]其中，步驟S20可包括下列步驟:5.控制終端循環(huán)向第一個(gè)移動(dòng)節(jié)點(diǎn)發(fā)送無效序列信號(hào)(此無效序列信號(hào)是移動(dòng)節(jié)點(diǎn)用于檢測信號(hào)強(qiáng)度時(shí)所使用的，并不包含控制指令)；第一個(gè)移動(dòng)節(jié)點(diǎn)自身循環(huán)進(jìn)行信號(hào)強(qiáng)度值檢測，當(dāng)檢測信號(hào)強(qiáng)度值低于信號(hào)強(qiáng)度最低閾值時(shí)，第一個(gè)移動(dòng)節(jié)點(diǎn)停止遠(yuǎn)離控制終端，停止接收遠(yuǎn)離控制終端的信號(hào)，向控制終端發(fā)送增加中繼移動(dòng)節(jié)點(diǎn)的信號(hào)，當(dāng)信號(hào)強(qiáng)度值高于信號(hào)強(qiáng)度最高閾值時(shí)，第一個(gè)移動(dòng)節(jié)點(diǎn)接收前進(jìn)控制指令信號(hào)，同時(shí)給控制終端反饋當(dāng)前控制終端與第一移動(dòng)節(jié)點(diǎn)間的信號(hào)強(qiáng)度信息，返回4 ；
[0061]其中，步驟S20可包括下列步驟:6.控制終端通知所有移動(dòng)節(jié)點(diǎn)自身級數(shù)加一級，控制終端等級數(shù)加一級。
[0062]步驟S30:無線傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)增加中繼移動(dòng)節(jié)點(diǎn)。
[0063]其中，步驟S30可包括下列步驟:7.控制終端與中繼移動(dòng)節(jié)點(diǎn)建立連接；
[0064]其中，步驟S30可包括下列步驟:8.控制終端把自身級數(shù)分配給中繼移動(dòng)節(jié)點(diǎn)后，同時(shí)自身級數(shù)增加一級；
[0065]其中，步驟S30可包括下列步驟:9.控制終端向中繼移動(dòng)節(jié)點(diǎn)發(fā)送控制移動(dòng)控制指令信號(hào)，控制中繼移動(dòng)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行移動(dòng)；[0066]其中，步驟S30可包括下列步驟:10控制終端向中繼移動(dòng)節(jié)點(diǎn)發(fā)送控制第一個(gè)移動(dòng)節(jié)點(diǎn)的控制指令信號(hào)，由中繼移動(dòng)節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)給第一個(gè)移動(dòng)節(jié)點(diǎn)；控制終端向中繼移動(dòng)節(jié)點(diǎn)發(fā)送無效序列信號(hào)，由中繼移動(dòng)節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)給第一個(gè)移動(dòng)節(jié)點(diǎn)。
[0067]步驟S40:中繼移動(dòng)節(jié)點(diǎn)檢測信號(hào)強(qiáng)度。
[0068]其中，步驟S40可包括下列步驟:11控制終端循環(huán)向中繼移動(dòng)節(jié)點(diǎn)發(fā)送無效序列信號(hào)；中繼移動(dòng)節(jié)點(diǎn)自身循環(huán)進(jìn)行信號(hào)強(qiáng)度值檢測，當(dāng)檢測信號(hào)強(qiáng)度值低于信號(hào)強(qiáng)度最低閾值時(shí)，中繼移動(dòng)節(jié)點(diǎn)停止遠(yuǎn)離控制終端，停止接收遠(yuǎn)離控制終端的信號(hào)，再次向控制終端發(fā)送增加中繼移動(dòng)節(jié)點(diǎn)的信號(hào)，當(dāng)檢測信號(hào)強(qiáng)度值低于信號(hào)強(qiáng)度最低閾值時(shí)，反饋信號(hào)強(qiáng)度信號(hào)，中繼移動(dòng)節(jié)點(diǎn)接收前進(jìn)信號(hào)，返回9。
[0069]步驟S50:無線傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集工作。
[0070]其中，步驟S50可包括下列步驟:12當(dāng)此無線傳感器網(wǎng)絡(luò)搭建成功，移動(dòng)節(jié)點(diǎn)到達(dá)指定地點(diǎn)時(shí)，控制終端發(fā)出采集數(shù)據(jù)信號(hào)，移動(dòng)節(jié)點(diǎn)在接收到該信號(hào)后，執(zhí)行數(shù)據(jù)采集控制指令，并通過相應(yīng)中繼移動(dòng)節(jié)點(diǎn)回傳采集到的數(shù)據(jù)。
[0071]步驟S60:無線傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)回收。
[0072]其中，步驟S60可包括下列步驟:13完成采集任務(wù)后，控制終端發(fā)出回收控制指令信號(hào)，第一個(gè)移動(dòng)節(jié)點(diǎn)接收到回收控制指令后，進(jìn)入返程回收狀態(tài)，開始返回，當(dāng)中繼移動(dòng)節(jié)點(diǎn)檢測到第一個(gè)移動(dòng)節(jié)點(diǎn)發(fā)來的信號(hào)的信號(hào)強(qiáng)度值大于最高信號(hào)強(qiáng)度閾值時(shí)，中繼移動(dòng)節(jié)點(diǎn)與第一個(gè)移動(dòng)節(jié)點(diǎn)同時(shí)向控制終端靠近，直到完成回收；
[0073]當(dāng)任務(wù)需要更多移動(dòng)節(jié)點(diǎn)時(shí)，重復(fù)步驟5-11添加新的中繼移動(dòng)節(jié)點(diǎn)，達(dá)到延拓網(wǎng)絡(luò)傳輸控制指令和回傳采集信息的目的。
[0074]圖4中所述的級數(shù)是為了便于移動(dòng)節(jié)點(diǎn)間或控制終端和移動(dòng)節(jié)點(diǎn)間通信而設(shè)立的標(biāo)志。首先指定控制終端的級數(shù)，在添加新的移動(dòng)節(jié)點(diǎn)時(shí)，控制終端把自己的級數(shù)分配給該移動(dòng)節(jié)點(diǎn)，同時(shí)自身級數(shù)加一級。規(guī)定移動(dòng)節(jié)點(diǎn)只能跟上下級移動(dòng)節(jié)點(diǎn)或控制終端通信。
[0075]圖4中所述的信號(hào)強(qiáng)度得到的過程如下:首先從接收的射頻信號(hào)耦合出部分射頻信號(hào)，然后和本征信號(hào)進(jìn)行混頻，得到中頻信號(hào)，最后使用無線信號(hào)收發(fā)裝置的檢波電路檢測信號(hào)的幅值，得到描述接收信號(hào)強(qiáng)度的數(shù)值。
[0076]所述的最低信號(hào)強(qiáng)度閾值是指無線信號(hào)強(qiáng)度的大小確定的弱信號(hào)區(qū)域的上限值，即在移動(dòng)節(jié)點(diǎn)遠(yuǎn)離控制終端或相鄰移動(dòng)節(jié)點(diǎn)時(shí)，為防止信號(hào)衰減程度過大，引發(fā)數(shù)據(jù)丟失而設(shè)立的最小值。
[0077]所述的最高信號(hào)強(qiáng)度閾值是指無線信號(hào)強(qiáng)度的大小確定的強(qiáng)信號(hào)區(qū)域的下限值，即在移動(dòng)節(jié)點(diǎn)向前端移動(dòng)節(jié)點(diǎn)靠近時(shí)或在回收時(shí)，讓進(jìn)入屏蔽特定信號(hào)狀態(tài)的移動(dòng)節(jié)點(diǎn)脫離屏蔽特定信號(hào)狀態(tài)，并繼續(xù)移動(dòng)而設(shè)立的最大值。
[0078]針對圖5控制指令的數(shù)據(jù)封包格式圖，作如下說明?？刂浦噶畹臄?shù)據(jù)封包格式包括包開始標(biāo)志、負(fù)載長度、包序號(hào)、節(jié)點(diǎn)標(biāo)志、模塊標(biāo)志、信息標(biāo)志、數(shù)據(jù)段及校驗(yàn)和。所述包開始標(biāo)志表示開始一個(gè)新的包，其值為OxFE ;負(fù)載長度表示以下的有效載荷的長度，占一個(gè)字節(jié)，其值為0-255 ;包序號(hào)即每個(gè)節(jié)點(diǎn)對自己發(fā)的包進(jìn)行計(jì)數(shù)，可以用來檢測包是否丟失，占用一個(gè)字節(jié)，其值為0-255 ;節(jié)點(diǎn)標(biāo)志用來區(qū)分同一網(wǎng)絡(luò)的不同移動(dòng)節(jié)點(diǎn)或控制終端，存放級數(shù)信息，占用一個(gè)字節(jié)，其值為1-255，當(dāng)值為255時(shí)，即是指對網(wǎng)絡(luò)中所有移動(dòng)節(jié)點(diǎn)發(fā)送信息；模塊標(biāo)志用來區(qū)分同一移動(dòng)節(jié)點(diǎn)上不同裝置發(fā)的包，占用一個(gè)字節(jié)，其值為0-255 ;信息標(biāo)志定義負(fù)載是什么以及負(fù)載的解包方式，占用一個(gè)字節(jié)，其值為0-255 ;數(shù)據(jù)段用于存放各種控制指令和數(shù)據(jù)，并與信息標(biāo)志相關(guān)，占用0-255字節(jié)，所述控制指令又由控制指令標(biāo)志和對應(yīng)的參數(shù)段以及保留字段構(gòu)成，且控制指令共有15字節(jié)，其中控制指令標(biāo)志占一個(gè)字節(jié)，用以區(qū)分不同的控制指令，保留字段占一個(gè)字節(jié)，用于擴(kuò)展，參數(shù)段占13個(gè)字節(jié)，其值根據(jù)不同的控制指令對應(yīng)參數(shù)集中的相應(yīng)參數(shù)；校驗(yàn)和對數(shù)據(jù)包內(nèi)包開始標(biāo)志之后校驗(yàn)和之前的內(nèi)容進(jìn)行校驗(yàn)，用來確保正確的數(shù)據(jù)通信，確認(rèn)無有效載荷包的最小數(shù)據(jù)包長度為8字節(jié)，最大包長度是充分有效載荷為263字節(jié)，其占兩個(gè)字節(jié)，其值根據(jù)ITUX.25/SAE AS-4hash (使用 CRC-16-CCITT)來確定。
【權(quán)利要求】
1.一種具有遠(yuǎn)程感知能力接力延拓的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，其特征是:該無線傳感器網(wǎng)絡(luò)為:搭建無線傳感器網(wǎng)絡(luò)，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)包括一個(gè)控制終端和多個(gè)移動(dòng)節(jié)點(diǎn)；移動(dòng)節(jié)點(diǎn)有目的移動(dòng)節(jié)點(diǎn)和中繼移動(dòng)節(jié)點(diǎn)，每個(gè)移動(dòng)節(jié)點(diǎn)的結(jié)構(gòu)相同，多個(gè)移動(dòng)節(jié)點(diǎn)利用鏈?zhǔn)骄W(wǎng)絡(luò)彳合建組成網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，中繼移動(dòng)節(jié)點(diǎn)可以為控制終端向遠(yuǎn)端移動(dòng)節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)控制指令；轉(zhuǎn)發(fā)控制指令的過程為:當(dāng)目的移動(dòng)節(jié)點(diǎn)和控制終端間存在中繼移動(dòng)節(jié)點(diǎn)時(shí)，發(fā)給目的移動(dòng)節(jié)點(diǎn)的信號(hào)由最近中繼移動(dòng)節(jié)點(diǎn)至最遠(yuǎn)中繼移動(dòng)節(jié)點(diǎn)依次轉(zhuǎn)發(fā)； 控制終端包括:處理單元、可擦寫存儲(chǔ)器、無線信號(hào)收發(fā)裝置和計(jì)算機(jī)；所述的處理單元，與無線信號(hào)收發(fā)裝置和可擦寫存儲(chǔ)器相連，作為中樞，控制無線信號(hào)收發(fā)裝置和可擦寫存儲(chǔ)器的工作流程并使它們協(xié)調(diào)運(yùn)轉(zhuǎn)；所述的可擦寫存儲(chǔ)器，與處理單元相連，用于程序讀取與寫入，以及數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)；所述的無線信號(hào)收發(fā)裝置，與處理單元相連，用于無線信號(hào)的收發(fā)；所述的計(jì)算機(jī)與處理單元相連，用于發(fā)送指令給處理單元，存儲(chǔ)并處理采集到的數(shù)據(jù)； 移動(dòng)節(jié)點(diǎn)包括:處理單元、可擦寫存儲(chǔ)器、無線信號(hào)收發(fā)裝置、數(shù)據(jù)采集裝置和移動(dòng)裝置的；所述的處理單元，與可擦寫存儲(chǔ)器、無線信號(hào)收發(fā)裝置、數(shù)據(jù)采集裝置及移動(dòng)裝置相連，作為移動(dòng)節(jié)點(diǎn)的中樞，控制各裝置的工作流程并使各裝置協(xié)調(diào)運(yùn)轉(zhuǎn)；所述的可擦寫存儲(chǔ)器，與處理單元相連，用于程序讀取與寫入，以及數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)；所述的無線信號(hào)收發(fā)裝置，與處理單元相連，用于無線信號(hào)的收發(fā)；所述的數(shù)據(jù)采集裝置，與處理單元相連，用于收集及緩存所需要的數(shù)據(jù)；所述的移動(dòng)裝置，與處理單元相連，作為移動(dòng)節(jié)點(diǎn)的載體，受到處理單元的控制，以達(dá)到系統(tǒng)所需的移動(dòng)要求。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有遠(yuǎn)程感知能力接力延拓的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，其特征是:無線傳感器網(wǎng)絡(luò)搭建過程如下: (1)首先指定控制終端的級數(shù)，然后加入第一個(gè)移動(dòng)節(jié)點(diǎn)，在控制終端和第一個(gè)移動(dòng)節(jié)點(diǎn)間建立一個(gè)點(diǎn)對點(diǎn)連接，并為第一個(gè)移動(dòng)節(jié)點(diǎn)分配級數(shù)，同時(shí)使終端的級數(shù)增加一級，接著通過無線通信協(xié)議使兩者相互通信；第一個(gè)移動(dòng)節(jié)點(diǎn)進(jìn)入接收控制指令狀態(tài)，接收來自控制終端的控制指令信號(hào)，控制移動(dòng)裝置，對發(fā)出的控制指令作出反饋，并在移動(dòng)過程中不斷判斷控制終端發(fā)出信號(hào)的強(qiáng)度，在信號(hào)強(qiáng)度低于信號(hào)強(qiáng)度最低閾值時(shí)，向控制終端發(fā)送增加移動(dòng)節(jié)點(diǎn)的中繼請求信號(hào)，同時(shí)進(jìn)入屏蔽特定信號(hào)狀態(tài)； (2)控制終端接收到中繼請求信號(hào)后，在控制終端與第一個(gè)移動(dòng)節(jié)點(diǎn)間加入中繼移動(dòng)節(jié)點(diǎn)，并讓中繼移動(dòng)節(jié)點(diǎn)依次與控制終端和第一個(gè)移動(dòng)節(jié)點(diǎn)建立連接，然后控制終端把自己的級數(shù)分配給中繼移動(dòng)節(jié)點(diǎn)，同時(shí)自身級數(shù)增加一級； (3)控制終端向中繼移動(dòng)節(jié)點(diǎn)發(fā)送控制指令，使中繼移動(dòng)節(jié)點(diǎn)向第一個(gè)移動(dòng)節(jié)點(diǎn)靠近，當(dāng)?shù)谝粋€(gè)移動(dòng)節(jié)點(diǎn)檢測到中繼移動(dòng)節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)給它的信號(hào)強(qiáng)度值大于規(guī)定的最高信號(hào)強(qiáng)度閾值時(shí)，第一個(gè)移動(dòng)節(jié)點(diǎn)解除屏蔽特定信號(hào)狀態(tài)； (4)規(guī)定移動(dòng)節(jié)點(diǎn)只能跟上下級移動(dòng)節(jié)點(diǎn)或控制終端通信，當(dāng)控制終端對第一個(gè)移動(dòng)節(jié)點(diǎn)發(fā)送控制指令時(shí)，中繼移動(dòng)節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)控制信號(hào)至第一個(gè)移動(dòng)節(jié)點(diǎn)，達(dá)到延拓網(wǎng)絡(luò)的目的； (5)當(dāng)各個(gè)移動(dòng)節(jié)點(diǎn)到達(dá)指定地點(diǎn)時(shí)，控制終端發(fā)出采集數(shù)據(jù)信號(hào)，移動(dòng)節(jié)點(diǎn)在接收到該信號(hào)后，進(jìn)入數(shù)據(jù)采集狀態(tài)，執(zhí)行數(shù)據(jù)采集控制指令，并通過無線信號(hào)收發(fā)裝置回傳采集到的數(shù)據(jù)；(6)完成采集任務(wù)后，控制終端發(fā)出回收控制指令信號(hào)，第一個(gè)移動(dòng)節(jié)點(diǎn)接收到回收控制指令后，進(jìn)入返程回收狀態(tài)，開始返回，當(dāng)中繼移動(dòng)節(jié)點(diǎn)檢測到第一個(gè)移動(dòng)節(jié)點(diǎn)發(fā)來的信號(hào)的信號(hào)強(qiáng)度值大于最高信號(hào)強(qiáng)度閾值時(shí)，中繼移動(dòng)節(jié)點(diǎn)與第一個(gè)移動(dòng)節(jié)點(diǎn)同時(shí)向控制終端靠近，直到完成回收； (7)當(dāng)任務(wù)需要更多移動(dòng)節(jié)點(diǎn)時(shí)，重復(fù)步驟(1)、(2)、(3)和(4)，添加新的中繼移動(dòng)節(jié)點(diǎn)，達(dá)到延拓網(wǎng)絡(luò)傳輸控制指令和回傳采集信息的目的。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有遠(yuǎn)程感知能力接力延拓的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，其特征是:所述的移動(dòng)節(jié)點(diǎn)存在四種狀態(tài):接收控制指令狀態(tài)、屏蔽特定信號(hào)狀態(tài)、數(shù)據(jù)采集狀態(tài)和返程回收狀態(tài)； 所述的接收控制指令狀態(tài)是指當(dāng)相鄰移動(dòng)節(jié)點(diǎn)間或移動(dòng)節(jié)點(diǎn)和控制終端間的通信信號(hào)強(qiáng)度高于最低信號(hào)強(qiáng)度閾值時(shí)，該移動(dòng)節(jié)點(diǎn)得以正常接收或轉(zhuǎn)發(fā)來自相鄰移動(dòng)節(jié)點(diǎn)或控制終端的信號(hào)的狀 態(tài)； 所述的屏蔽特定信號(hào)狀態(tài)是指當(dāng)相鄰移動(dòng)節(jié)點(diǎn)間或移動(dòng)節(jié)點(diǎn)和控制終端間的通信信號(hào)強(qiáng)度低于最低信號(hào)強(qiáng)度閾值時(shí)，該移動(dòng)節(jié)點(diǎn)屏蔽來自相鄰移動(dòng)節(jié)點(diǎn)或控制終端的遠(yuǎn)離控制指令信號(hào)，停止執(zhí)行遠(yuǎn)離控制終端的操作，并向控制終端發(fā)送增加中繼節(jié)點(diǎn)的請求信號(hào); 所述的數(shù)據(jù)采集狀態(tài)是指當(dāng)移動(dòng)節(jié)點(diǎn)到達(dá)指定目的地點(diǎn)時(shí)，在收到控制終端發(fā)出的數(shù)據(jù)采集控制指令后，執(zhí)行數(shù)據(jù)采集的一系列操作，通過數(shù)據(jù)采集裝置采集并存儲(chǔ)所需的數(shù)據(jù)，再利用無線信號(hào)收發(fā)裝置回傳采集到的數(shù)據(jù)； 所述的返程回收狀態(tài)是指移動(dòng)節(jié)點(diǎn)在完成全部工作之后，收到控制終端發(fā)出的返回控制指令，由最遠(yuǎn)端移動(dòng)節(jié)點(diǎn)至最近端移動(dòng)節(jié)點(diǎn)依次向終端靠近，直到所有移動(dòng)節(jié)點(diǎn)全部成功返回；在返回過程中，控制終端不再處理增加中繼節(jié)點(diǎn)的請求信號(hào)，移動(dòng)節(jié)點(diǎn)不斷判斷控制終端發(fā)出信號(hào)的強(qiáng)度，當(dāng)中繼移動(dòng)節(jié)點(diǎn)檢測到遠(yuǎn)端的移動(dòng)節(jié)點(diǎn)發(fā)來的信號(hào)的信號(hào)強(qiáng)度低于信號(hào)強(qiáng)度最低閾值時(shí)，移動(dòng)節(jié)點(diǎn)進(jìn)入屏蔽特定信號(hào)狀態(tài)；當(dāng)中繼移動(dòng)節(jié)點(diǎn)檢測到遠(yuǎn)端的移動(dòng)節(jié)點(diǎn)發(fā)來的信號(hào)的信號(hào)強(qiáng)度值高于最高信號(hào)強(qiáng)度閾值時(shí)，中繼移動(dòng)節(jié)點(diǎn)與遠(yuǎn)端的移動(dòng)節(jié)點(diǎn)同時(shí)向控制終端靠近，直到完成回收。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種具有遠(yuǎn)程感知能力接力延拓的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，其特征是:所述的級數(shù)是為了便于移動(dòng)節(jié)點(diǎn)間或控制終端和移動(dòng)節(jié)點(diǎn)間通信而設(shè)立的標(biāo)志。首先指定控制終端的級數(shù)，在添加新的移動(dòng)節(jié)點(diǎn)時(shí)，控制終端把自己的級數(shù)分配給該移動(dòng)節(jié)點(diǎn)，同時(shí)自身級數(shù)加一級；規(guī)定移動(dòng)節(jié)點(diǎn)只能跟上下級移動(dòng)節(jié)點(diǎn)或控制終端通信。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種具有遠(yuǎn)程感知能力接力延拓的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，其特征是:所述的轉(zhuǎn)發(fā)是目的移動(dòng)節(jié)點(diǎn)和控制終端間存在中繼移動(dòng)節(jié)點(diǎn)時(shí)，發(fā)給目的移動(dòng)節(jié)點(diǎn)的信號(hào)由最近中繼移動(dòng)節(jié)點(diǎn)至最遠(yuǎn)中繼移動(dòng)節(jié)點(diǎn)依次轉(zhuǎn)發(fā)。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種具有遠(yuǎn)程感知能力接力延拓的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，其特征是:所述的信號(hào)強(qiáng)度的得到過程如下:首先從接收的射頻信號(hào)耦合出部分射頻信號(hào)，然后和本征信號(hào)進(jìn)行混頻，得到中頻信號(hào)，最后使用無線信號(hào)收發(fā)裝置中的檢波電路檢測信號(hào)的幅值，得到描述接收信號(hào)強(qiáng)度的數(shù)值；所述的最低信號(hào)強(qiáng)度閾值是指無線信號(hào)強(qiáng)度的大小確定的弱信號(hào)區(qū)域的上限值，即在移動(dòng)節(jié)點(diǎn)遠(yuǎn)離控制終端或相鄰移動(dòng)節(jié)點(diǎn)時(shí)，為防止信號(hào)衰減程度過大，引發(fā)數(shù)據(jù)丟失而設(shè)立的最小值；所述的最高信號(hào)強(qiáng)度閾值是指無線信號(hào)強(qiáng)度的大小確定的強(qiáng)信號(hào)區(qū)域的下限值，即在移動(dòng)節(jié)點(diǎn)向前端移動(dòng)節(jié)點(diǎn)靠近時(shí)或在回收時(shí)，讓進(jìn)入屏蔽特定信號(hào)狀態(tài)的移動(dòng)節(jié)點(diǎn)脫離屏蔽特定信號(hào)狀態(tài)，并繼續(xù)移動(dòng)而設(shè)立的最大值，其取值范圍為無線信號(hào)強(qiáng)的大小確定的強(qiáng)信號(hào)區(qū)域的下限值。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種具有遠(yuǎn)程感知能力接力延拓的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，其特征是:所述控制指令的數(shù)據(jù)封包格式包括包開始標(biāo)志、負(fù)載長度、包序號(hào)、節(jié)點(diǎn)標(biāo)志、模塊標(biāo)志、信息標(biāo)志、數(shù)據(jù)段及校驗(yàn)和；所述包開始標(biāo)志表示開始一個(gè)新的包，負(fù)載長度表示以下的有效載荷的長度，包序號(hào)即每個(gè)節(jié)點(diǎn)對自己發(fā)的包進(jìn)行計(jì)數(shù)，可以用來檢測包是否丟失，節(jié)點(diǎn)標(biāo)志用來區(qū)分同一網(wǎng)絡(luò)的不同移動(dòng)節(jié)點(diǎn)或控制終端，模塊標(biāo)志用來區(qū)分同一移動(dòng)節(jié)點(diǎn)上不同裝置發(fā)的包，信息標(biāo)志定義負(fù)載是什么以及負(fù)載的解包方式，數(shù)據(jù)段用于存放各種控制指令和數(shù)據(jù)，并與信息標(biāo)志相關(guān)，所述控制指令又由控制指令標(biāo)志和對應(yīng)的參數(shù)段以及保留字段構(gòu)成，其中控制指令標(biāo)志用以區(qū)分不同的控制指令，保留字段用于擴(kuò)展，參數(shù)段根據(jù)不同的控制指令存儲(chǔ)參數(shù)集中的相應(yīng)參數(shù)值，校驗(yàn)和對數(shù)據(jù)包內(nèi)包開始標(biāo)志之后校驗(yàn)和之前的內(nèi)容進(jìn)行校驗(yàn)，用來確保正確的數(shù)據(jù)通信。
【文檔編號(hào)】H04W84/18GK103957535SQ201410179181
【公開日】2014年7月30日 申請日期:2014年4月29日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月29日
【發(fā)明者】鮑宇, 宋子明, 姜一鳴, 周喬 申請人:中國礦業(yè)大學(xué)