[發明專利]用于無線傳感器網絡的節點

在審

• 申請號: 201210506601.0
• 申請日: 2012-11-30
• 公開（公告）號: CN103024881A
• 公開（公告）日: 2013-04-03
• 發明（設計）人: 劉卓;吳岳松;朱偉鋒;李莉麗;劉會;蔡華杰;童垚
• 申請（專利權）人: 中國艦船研究設計中心
• 主分類號: H04W52/02
• 分類號: H04W52/02;H04W84/18
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 胡建平

技術領域

本發明涉及無線傳感器網絡中的節點，尤其涉及一種功耗低、擴展性強的用于無線傳感器網絡的節點。

背景技術

無線傳感器網絡被認為是21世紀最重要的信息技術之一，它將邏輯上的信息世界與客觀的物理世界融合在一起，改變了人類與自然界的交互方式。無線傳感器網絡由隨機分布的集成有傳感器、數據處理單元和通信模塊的微小節點通過自組織的方式構成，借助于節點中內置的形式多樣的傳感器探測包括溫度、濕度、噪聲、光強度、壓力、土壤成分、移動物體的大小、速度和方向等眾多的物理量。在通信方式上，雖然可以采用無線、紅外和光等多種形式，但一般認為短距離的無線低功率通信技術最適合無線傳感器網絡。無線傳感器網絡在軍事、工業、交通、安全、醫療、探測以及家庭和辦公環境等很多方面都有著廣泛的用途，其研究、開發和應用關系到國家安全、經濟發展等各個重大方面，近年來在國際上引起了廣泛的關注。

可以說無線傳感器網絡是在特定應用背景下，以一定的網絡模型規劃的一組傳感器節點的集合，而無線傳感器節點是為無線傳感器網絡特別設計的微型計算機系統。由于應用的特殊性，在傳感器節點的設計中，需要考慮很多的因素。

1.低功耗

由于傳感器節點的體積微小，通常攜帶能量十分有限的電池。由于傳感器節點個數多、成本要求低廉、分布區域廣，而且部署區域環境復雜，有些區域甚至人員不能到達，所以傳感器節點通過更換電池的方式來補充能源是不現實的，因此低功耗成為最基本的要求。

2.小型化

無線傳感器節點應該在體積上足夠小，保證對目標系統本身的特性不會造成影響，或者所造成的影響可忽略不計。

3.擴展性

無線傳感器節點需要定義統一、完整的外部接口，在需要添加新的硬件部件（如其它類型的傳感器）時可以在現有節點上直接添加，而不需要重新開發新的節點。節點可以拆分成多個組件，組件之間通過標準接口自由組合。

另外擴展性還體現在可以方便的對無線傳感器節點中的軟件進行是升級。

相對于傳統無線網絡節點,無線傳感器網絡節點還具有通信能力有限的技術特點，傳感器網絡的通信帶寬較窄，節點間的通信單跳距離通常只有幾十到幾百米。一般要求通信成本低、能耗低、支持多跳Zigbee協議。

4.低成本

由于無線傳感器網絡節點低功耗和小型化的限制，在實際應用中，往往需要在其工作區域大范圍高密度的布置節點，因此無線傳感器節點對其成本有比較嚴格的要求。

現有技術中的無線傳感器網絡節點的功耗較大，需要經常更換電池，另外且擴展性不強，在需要添加新的硬件部件時，需要重新開發新的節點。

發明內容

本發明要解決的技術問題在于針對現有技術中無線傳感器網絡節點功耗大、擴展性不強的缺陷，提供一種功耗較低、擴展性強的無線傳感器網絡節點。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：

提供一種用于無線傳感器網絡的節點，包括數據處理單元、通信單元、傳感器板和供電單元，所述傳感器板采集數據，并發送給所述數據處理單元，所述數據處理單元對接收的數據進行處理并通過所述通信單元發送給其他網絡節點，所述供電單元為整個節點提供能量，該網絡節點還包括傳感器板插槽，用于連接傳感器板；

所述數據處理單元包括多個時鐘寄存器和外設寄存器，為該節點提供三套時鐘，所述三套時鐘包括為所述數據處理單元的低速外圍模塊提供時鐘信號的輔助時鐘，為所述數據處理單元提供時鐘信號的系統主時鐘，以及為所述數據處理單元的高速外圍模塊提供時鐘信號的子系統時鐘；

所述數據處理單元還用于通過設置寄存器的控制位改變節點的工作模式，所述工作模式包括活動模式和多個低功耗模式。

本發明所述的用于無線傳感器網絡的節點中，所述數據處理單元為MSP430系列混合信號處理器。

本發明所述的用于無線傳感器網絡的節點中，所述通信單元為芯片CC2420。

本發明所述的用于無線傳感器網絡的節點中，所述供電單元包括2節AA電池和穩壓電路。

本發明所述的用于無線傳感器網絡的節點中，所述傳感器板插槽為16針插槽。

本發明產生的有益效果是：本發明的用于無線傳感器網絡的節點設有傳感器板插槽，可連接擴展的傳感器板，在需要更換傳感器時只需要更換傳感器板，而不需要重新開發節點。該網絡節點的數據處理單元通過設置寄存器的控制位改變節點的工作模式，包括活動模式和多個低功耗模式，保證了傳感器節點的低功耗特性，能夠適合無線傳感器網絡的應用。

附圖說明