[發(fā)明專利]無源無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的編碼結(jié)構(gòu)和識別方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210543489.8
• 申請日: 2012-12-14
• 公開（公告）號: CN103024938A
• 公開（公告）日: 2013-04-03
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張向文;許勇;黨選舉;莫太平;潘明;任風(fēng)華
• 申請（專利權(quán)）人: 桂林電子科技大學(xué)
• 主分類號: H04W84/18
• 分類號: H04W84/18
• 代理公司: 桂林市持衡專利商標(biāo)事務(wù)所有限公司 45107
• 代理人: 歐陽波

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及無源無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，特別涉及一種基于聲表面波諧振器的無源無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的編碼結(jié)構(gòu)和識別方法。

背景技術(shù)

無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是由分布在監(jiān)測區(qū)域的大量的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點組成的網(wǎng)絡(luò)，此網(wǎng)絡(luò)可以實時地監(jiān)測和采集網(wǎng)絡(luò)分布區(qū)域內(nèi)的各種檢測對象的信息，并將這些信息發(fā)送到網(wǎng)關(guān)節(jié)點，實現(xiàn)復(fù)雜的指定范圍內(nèi)目標(biāo)的檢測與跟蹤。目前，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)在環(huán)境信息監(jiān)測、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、醫(yī)療健康監(jiān)護(hù)、建筑與家庭環(huán)境安全與調(diào)控、工業(yè)生產(chǎn)控制、城市交通管理、搶險救災(zāi)、金融流通安全監(jiān)控、商品流通監(jiān)測以及危險區(qū)域遠(yuǎn)程控制等許多領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。

傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點一般采用電池供電方式進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理和數(shù)據(jù)的無線傳輸，由于傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點一般布置在危險、移動、環(huán)境惡劣等人類不易接觸的地方，電池的更換和充電都非常困難，各種節(jié)能的方式雖然能延長電池的使用壽命，但是，對于某些需要長期監(jiān)控的場合還是得定期更換電池，例如對于土壤濕度和溫度的監(jiān)測、對建筑物結(jié)構(gòu)安全的監(jiān)測、對機(jī)器設(shè)備工作運行狀況的監(jiān)測、對輪胎壓力和溫度的監(jiān)測、對電機(jī)扭矩和溫度的監(jiān)測，都需要長期監(jiān)測，電池的更換很麻煩。對處于運動或封閉空間的傳感位置和易燃易爆有毒等危險場合，電池不易更換，利用電池供電的傳感器網(wǎng)絡(luò)就難以應(yīng)用。

為了解決無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點供電的難題，2008年，Xiangwen?Zhang和Fei-Yue?Wang在Proceedings?of?2008?IEEE?International?Conference?onNetworking,Sensing?and?Control第1253-1258頁上發(fā)表文章“基于聲表面波諧振器的無源無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵技術(shù)（Key?Technologies?of?PassiveWireless?Sensor?Networks?Based?on?Surface?Acoustic?Wave?Resonators）”，提出利用聲表面波諧振器組成傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點實現(xiàn)一種無源無線傳感器網(wǎng)絡(luò)。這種新型的傳感器網(wǎng)絡(luò)由聲表面波諧振器構(gòu)成傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點，各傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的聲表面波諧振器具有不同的中心頻率，外部的射頻收發(fā)器分別發(fā)射不同頻率的射頻信號，當(dāng)發(fā)射的射頻信號的頻率與某一個傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的聲表面波諧振器的諧振頻率相同時，返回的反射信號的幅值最強(qiáng)，根據(jù)返回信號的頻率就可以識別傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點。傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的編碼結(jié)構(gòu)由不同諧振頻率的聲表面波諧振器實現(xiàn)，但如果節(jié)點的數(shù)量多，需要編碼的數(shù)量很大，聲表面波諧振器的數(shù)量就會很龐大。并且對編碼的識別過程也就很復(fù)雜，需要分時發(fā)射和接收不同頻率的信號。依次發(fā)射各個傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點中心頻率的信號，然后接收返回信號，根據(jù)返回信號幅值最大的信號的頻率即可識別各傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點，這種編碼結(jié)構(gòu)識別的方法需要花費較多的時間。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種無源無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的編碼結(jié)構(gòu)，各節(jié)點包括多個中心頻率不同的聲表面波諧振器，各表面波諧振器接不同的阻抗，構(gòu)成多個不同中心頻率組合的傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點編碼結(jié)構(gòu)。

本發(fā)明的另一目的是提供上述無源無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的編碼結(jié)構(gòu)的識別方法，匯集節(jié)點發(fā)射疊加頻率信號，各傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的聲表面波諧振器接收發(fā)射的疊加頻率信號，當(dāng)接收信號的頻率與傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點中的某一個聲表面波諧振器的中心頻率一致時該聲表面波諧振器諧振信號的幅值最大，當(dāng)接收信號的頻率與傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點中的聲表面波諧振器的中心頻率不一致時，該聲表面波諧振器的諧振信號幅值較小，各傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的諧振信號疊加后返回匯集節(jié)點，匯集節(jié)點接收后分析，根據(jù)返回信號的頻率組合識別傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的編碼結(jié)構(gòu)。

聲表面波諧振器的中心諧振頻率受外接阻抗的影響，當(dāng)外接阻抗變化，聲表面波諧振器的中心諧振頻率會發(fā)生變化，通過改變外接阻抗就可以改變聲表面波諧振器的中心諧振頻率。相同的聲表面波諧振器連接不同的外接阻抗構(gòu)成的編碼結(jié)構(gòu)的中心諧振頻率不同。當(dāng)有多個不同的外接阻抗與多個不同的聲表面波諧振器一對一組合，就可得到多個不同的中心頻率的聲表面波諧振器與外接阻抗組合，即構(gòu)成多個不同的傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的編碼結(jié)構(gòu)。