[發(fā)明專利]傳感器、遙測(cè)器和無線傳感器系統(tǒng)及其使用方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310401624.X
• 申請(qǐng)日: 2013-09-05
• 公開（公告）號(hào): CN104010354A
• 公開（公告）日: 2014-08-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 鄭啟洪;李澤晨
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海賽赫信息科技有限公司
• 主分類號(hào): H04W52/02
• 分類號(hào): H04W52/02;H04W84/18;G08C17/02
• 代理公司: 上海一平知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31266
• 代理人: 成春榮;竺云

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及傳感器系統(tǒng)，特別涉及傳感器、遙測(cè)器和無線傳感器系統(tǒng)及其使用方法。

背景技術(shù)

對(duì)通信區(qū)內(nèi)多個(gè)共存的無線傳感器進(jìn)行編號(hào)并在監(jiān)測(cè)過程中予以區(qū)分可統(tǒng)一地稱其為傳感器多址技術(shù)，已成為無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的核心之一。籍此，可將所測(cè)各敏感量與特定編號(hào)的傳感器關(guān)聯(lián)起來，以便確定該敏感量的處理方式、校準(zhǔn)系數(shù)、物理位置及所測(cè)物件等，并非常利于系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)狀態(tài)監(jiān)控和維護(hù)。尤其是對(duì)無線無源傳感器，如何在沒有外部供電條件下融合多址功能，是必須應(yīng)對(duì)的技術(shù)挑戰(zhàn)。

現(xiàn)有技術(shù)已有多種帶有RFID標(biāo)簽的無源無線傳感器。中國(guó)專利No.CN200920108024.3及No.CN200910084149.1公開了一類在聲表面波無線傳感器上并聯(lián)多個(gè)延遲型反射柵的技術(shù)。該技術(shù)中的反射柵可在傳感器的時(shí)域發(fā)射信號(hào)中構(gòu)成多個(gè)與傳感器編號(hào)對(duì)應(yīng)的峰值。根據(jù)特定時(shí)刻是否存在反射峰值判定該位的二進(jìn)制邏輯值，從而可構(gòu)成多位地址編碼。該技術(shù)的局限在于，其一，只要傳感器處于遙測(cè)裝置通信內(nèi)，無論是否需要被訪問，其均形成包含地址編碼和敏感量的反射信號(hào)，從而形成對(duì)區(qū)內(nèi)其他同類傳感器的沖突，而無法確定地址和敏感量。其二，地址編碼需要在光刻制程中實(shí)現(xiàn)，成本較高且無法改寫。針對(duì)前述第一條局限，為避免多傳感器沖突，可結(jié)合使用頻分多址或時(shí)分多址，但導(dǎo)致系統(tǒng)復(fù)雜度提高，同時(shí)降低地址編碼的價(jià)值。或如美國(guó)專利No.US7952482B2及No.US2011/0285510A1中改用異頻正交發(fā)射柵，從而形成正交或準(zhǔn)正交的OFC-PN編碼地址序列，但其仍存在明顯使用限制，即當(dāng)多個(gè)傳感器共存時(shí)，需要所有傳感器的反射信號(hào)時(shí)鐘嚴(yán)格同步，否則將出現(xiàn)反射峰錯(cuò)位和交疊，極大地降低地址編碼的自相關(guān)函數(shù)峰值的銳度造成誤讀，及敏感信息無法正常提取。而且PN碼為保證自相關(guān)函數(shù)銳度而犧牲掉部分碼容量，所以不能充分利用有限長(zhǎng)度的碼字。

中國(guó)專利No.CN200780009331.X中的裝置將傳感器陣列整合進(jìn)RFID調(diào)制器。其將各傳感器與獨(dú)立的邏輯門電路連接，構(gòu)成簡(jiǎn)易的模擬-數(shù)字信號(hào)變換器。這些邏輯門的二進(jìn)制狀態(tài)隨所連傳感器狀態(tài)變化而反轉(zhuǎn)，按順序構(gòu)成數(shù)字脈沖序列，并被作為測(cè)量編碼向遙測(cè)裝置反射，反射信號(hào)為純數(shù)字通信編碼信號(hào)。遙測(cè)裝置接收后根據(jù)測(cè)量編碼求解各傳感器狀態(tài)。該裝置局限在于，首先，各傳感器僅在預(yù)設(shè)敏感量閾值處發(fā)生開/關(guān)狀態(tài)反轉(zhuǎn)，為達(dá)精細(xì)測(cè)量目的，需并聯(lián)多個(gè)類似傳感器并設(shè)置不同敏感量閾值，提高復(fù)雜度和成本；其次，邏輯門電路需要從RFID功率恢復(fù)器獲得直流供電，并隨著監(jiān)測(cè)分辨率和敏感量數(shù)目的提高而增大所需功率，從而降低可監(jiān)測(cè)距離；此外，該裝置反射信號(hào)中測(cè)量編碼與地址編碼一并反射，當(dāng)多個(gè)該型傳感器共存時(shí)，沒有提供避沖突機(jī)制，因此該裝置僅能用于遙測(cè)通信區(qū)內(nèi)單獨(dú)存在的傳感器，而無法在區(qū)內(nèi)并存多個(gè)傳感器時(shí)唯一地訪問各傳感器。

中國(guó)專利No.CN201180032851.9公開了一種方法。這種方法整合數(shù)字RFID和模擬傳感器閱讀器，降低成本和復(fù)雜性。其中RFID閱讀器讀取地址，模擬阻抗監(jiān)測(cè)電路測(cè)量傳感器天線處的電阻、電感或電容。該方法可在相同或不同頻率、相同或不同時(shí)間分別獲取傳感器地址和敏感量反射信號(hào)。但是，該方法具有以下局限。首先，在模擬阻抗監(jiān)測(cè)電路工作時(shí)，多個(gè)共存在同一通訊區(qū)內(nèi)的傳感器均同時(shí)反射模擬阻抗信號(hào)，不可避免地形成彼此干擾，無法通過地址編碼予以區(qū)分。其次，僅能監(jiān)測(cè)反射信號(hào)阻抗的實(shí)部電阻與虛部電抗，此類測(cè)量受無線信號(hào)傳輸路徑中的波長(zhǎng)周期性影響導(dǎo)致所測(cè)復(fù)阻抗的相位不確定，限制了監(jiān)測(cè)距離、精度和敏感量數(shù)量，因此僅適用于傳感器和遙測(cè)裝置相對(duì)位置固定的近場(chǎng)耦合應(yīng)用，而不是適合中遠(yuǎn)距離遙測(cè)，且不能外接超過三個(gè)傳感器。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種傳感器、遙測(cè)器和無線傳感器系統(tǒng)及其使用方法，可從根本上避免同一通信區(qū)內(nèi)多個(gè)傳感器的沖突，可靠提高了頻段內(nèi)的傳感器容量以及測(cè)量精度與速度，而且，降低了功耗，擴(kuò)大了通信范圍，使傳感器可用于近場(chǎng)耦合及中遠(yuǎn)距遙測(cè)。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的實(shí)施方式公開了一種傳感器，包括：

射頻識(shí)別標(biāo)簽，用于在數(shù)字通信模式下，與遙測(cè)器進(jìn)行數(shù)字通信，并根據(jù)從遙測(cè)器接收的數(shù)字通信信號(hào)，判斷預(yù)置地址編碼與遙測(cè)器的目標(biāo)地址編碼是否匹配，若不匹配，則維持?jǐn)?shù)字通信模式，若匹配，則傳感器為目標(biāo)傳感器，目標(biāo)傳感器的射頻識(shí)別標(biāo)簽導(dǎo)通第一開關(guān)以使目標(biāo)傳感器進(jìn)入模擬傳感模式，在模擬傳感模式下，目標(biāo)傳感器的射頻識(shí)別標(biāo)簽在模擬傳感模塊反射完模擬傳感信號(hào)后關(guān)斷第一開關(guān)以將目標(biāo)傳感器切換回?cái)?shù)字通信模式；