[發(fā)明專(zhuān)利]測(cè)量ZigBee中信號(hào)路徑損耗和平均相關(guān)值的系統(tǒng)及方法

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210505141.X
• 申請(qǐng)日: 2012-11-29
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103124202A
• 公開(kāi)（公告）日: 2013-05-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊祥龍;魯琛
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 浙江大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): H04B17/00
• 分類(lèi)號(hào): H04B17/00
• 代理公司: 杭州求是專(zhuān)利事務(wù)所有限公司 33200
• 代理人: 張法高

技術(shù)領(lǐng)域

??本發(fā)明涉及一種測(cè)量ZigBee中信號(hào)路徑損耗和平均相關(guān)值的系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)

??目前，公知的ZigBee無(wú)線(xiàn)傳感網(wǎng)絡(luò)中信號(hào)路徑損耗應(yīng)該采用無(wú)線(xiàn)頻譜儀測(cè)量，但是，由于常用的頻譜分析儀價(jià)格昂貴（一般只有高校和科研機(jī)構(gòu)擁有），在室外環(huán)境下攜帶不方便，因此大大限制了它的使用。從測(cè)量范圍看，無(wú)線(xiàn)頻譜儀測(cè)得的無(wú)線(xiàn)頻譜范圍過(guò)大，而ZigBee無(wú)線(xiàn)傳感網(wǎng)絡(luò)僅有868.3MHz、906MHz和2405MHz幾個(gè)頻段，因此，很多頻段對(duì)于ZigBee無(wú)線(xiàn)傳感網(wǎng)絡(luò)接收信號(hào)強(qiáng)度的測(cè)量都是無(wú)用的，也就是說(shuō)，線(xiàn)頻譜儀的測(cè)量測(cè)量不具有針對(duì)性。CC2430是集成微控制器和無(wú)線(xiàn)收發(fā)引擎于一體的芯片，其內(nèi)部集成有指示無(wú)線(xiàn)信號(hào)強(qiáng)度(RSSI)的寄存器，通過(guò)該寄存器可以獲得接收信號(hào)強(qiáng)度的值，與發(fā)射信號(hào)強(qiáng)度進(jìn)行運(yùn)算即可得到ZigBee無(wú)線(xiàn)傳感網(wǎng)絡(luò)在該工作頻率處的路徑損耗。

??ZigBee無(wú)線(xiàn)傳感網(wǎng)絡(luò)中，鏈路質(zhì)量指示(LQI)是空閑信道評(píng)估的基礎(chǔ)，對(duì)空閑信道的評(píng)估有著極為重要的作用，而平均相關(guān)值(CORR)是計(jì)算鏈路質(zhì)量指示的基礎(chǔ)，通過(guò)CC2430可以獲得平均相關(guān)值。

發(fā)明內(nèi)容

??本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有的頻譜分析儀在測(cè)量ZigBee無(wú)線(xiàn)傳感網(wǎng)絡(luò)中信號(hào)路徑損耗時(shí)有價(jià)格昂貴、室外攜帶不便和測(cè)量不具有針對(duì)性的不足，提供一種測(cè)量ZigBee中信號(hào)路徑損耗和平均相關(guān)值的系統(tǒng)及方法。

一種測(cè)量ZigBee無(wú)線(xiàn)傳感網(wǎng)絡(luò)中信號(hào)路徑損耗和平均相關(guān)值的系統(tǒng)，包括：發(fā)射機(jī)、接收機(jī)、上位機(jī)；所述的發(fā)射機(jī)包括CC2430、2個(gè)LED指示燈、電池模塊、1個(gè)串口電平轉(zhuǎn)換模塊和天線(xiàn)模塊組成，串口轉(zhuǎn)換模塊通過(guò)串口線(xiàn)和電腦相連，用于轉(zhuǎn)換CC2430串口通信電平以及和上位機(jī)進(jìn)行通信，2個(gè)LED燈用于狀態(tài)顯示，CC2430用于組成ZigBee網(wǎng)絡(luò)并與接收機(jī)進(jìn)行通信，電池用于給電路板上耗電的器件提供電能，天線(xiàn)用于發(fā)送無(wú)線(xiàn)信號(hào)；所述的接收機(jī)包括CC2430、2個(gè)LED指示燈電池模塊和天線(xiàn)模塊，?2個(gè)LED燈用于狀態(tài)顯示，CC2430用于組成ZigBee網(wǎng)絡(luò)并與發(fā)射機(jī)進(jìn)行通信，電池用于給電路板上耗電的器件提供電能，天線(xiàn)用于發(fā)送無(wú)線(xiàn)信號(hào)；所述的上位機(jī)為臺(tái)式機(jī)或者筆記本。

所述的上位機(jī)裝有Linux系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)以下功能模塊：

1）打開(kāi)串口；

2）要求發(fā)射機(jī)進(jìn)行設(shè)備匹配；

3）打開(kāi)指定的數(shù)據(jù)庫(kù)文件中的表；

4）要求發(fā)射機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)；

5）顯示路徑損耗或者平均相關(guān)值隨距離變化圖；

6）對(duì)號(hào)路徑損耗或平均相關(guān)值隨距離變化的圖的選定區(qū)域進(jìn)行放大顯示。

一種測(cè)量ZigBee無(wú)線(xiàn)傳感網(wǎng)絡(luò)中信號(hào)路徑損耗和平均相關(guān)值的方法，發(fā)射機(jī)和接收機(jī)采用ZigBee協(xié)議進(jìn)行無(wú)線(xiàn)通信，發(fā)射機(jī)作為終端節(jié)點(diǎn)，接收機(jī)作為協(xié)調(diào)器，組成星型網(wǎng)，接收機(jī)擺放在待測(cè)信號(hào)損耗的位置，記錄接收機(jī)與發(fā)射機(jī)的距離，當(dāng)發(fā)射機(jī)和接收機(jī)經(jīng)過(guò)啟動(dòng)、組網(wǎng)成功和設(shè)備匹配成功后，由發(fā)射機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)包，接收機(jī)接收數(shù)據(jù)包，同時(shí)測(cè)量接收信號(hào)強(qiáng)度和平均相關(guān)值，然后把接收信號(hào)強(qiáng)度和平均相關(guān)值兩個(gè)數(shù)據(jù)傳給發(fā)射機(jī)，發(fā)射機(jī)將這兩個(gè)數(shù)據(jù)連同自己的發(fā)射信號(hào)強(qiáng)度指數(shù)通過(guò)串口傳給上位機(jī)，上位機(jī)根據(jù)???????????????????????????????????????????????計(jì)算出信號(hào)路徑損耗,并與距離、發(fā)射信號(hào)強(qiáng)度指數(shù)和平均相關(guān)值一起保存至數(shù)據(jù)庫(kù)表中，其中是發(fā)射功率，是接收功率，所述的發(fā)射機(jī)和接收機(jī)采用雙緩存。

所述的發(fā)射機(jī)和接收機(jī)設(shè)備匹配過(guò)程如下：發(fā)射機(jī)作為ZigBee網(wǎng)絡(luò)的終端節(jié)點(diǎn)，運(yùn)行Z-Stack協(xié)議棧，等待接收上位機(jī)的數(shù)據(jù)，接收到的數(shù)據(jù)有如下兩種情況：

1）如果接收到的是設(shè)備匹配命令，就向接收機(jī)發(fā)送設(shè)備匹配命令，然后等待，如果接收到接收機(jī)的設(shè)備匹配應(yīng)答，就通知上位機(jī)設(shè)備匹配成功，同時(shí)一個(gè)LED燈亮，如果未接收到設(shè)備匹配應(yīng)答，也通知上位機(jī)未匹配成功；

2）如果接收到的是數(shù)據(jù)，又分如下兩種情況：?

2.1）如果之前匹配成功就設(shè)置簇號(hào)為CLUSTER_ID1,并把數(shù)據(jù)發(fā)送給接收機(jī)，如果收到應(yīng)答就不再發(fā)送，如果未收到應(yīng)答就有限次定時(shí)重傳，直到接收到了應(yīng)答為止，接收到應(yīng)答時(shí)另外一個(gè)LED燈亮；

2.2）如果之前匹配未成功就通知上位機(jī)尚未進(jìn)行設(shè)備匹配；

3）發(fā)射機(jī)監(jiān)聽(tīng)接收機(jī)的無(wú)線(xiàn)數(shù)據(jù)信號(hào)，如果收到接收機(jī)簇號(hào)為CLUSTER_ID2的包，就構(gòu)造一個(gè)數(shù)據(jù)包，其中包含自己發(fā)射信號(hào)強(qiáng)度指數(shù)、接收機(jī)的接收信號(hào)強(qiáng)度和接收機(jī)的平均相關(guān)值，然后發(fā)送給上位機(jī)。