一種無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)周界防護(hù)系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明包括一種無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)周界防護(hù)系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)，包括核心處理單元，在核心處理單元外圍分別連接測(cè)距定位單元、通信單元、通用接口單元以及電源供給單元；所述核心處理單元核心處理器為CC2430芯片，所述通信單元采用2.4G的Zigbee短距離無(wú)線通信芯片，所述測(cè)距定位單元包括CSS測(cè)距模塊。本發(fā)明通過(guò)創(chuàng)新的通用化的接口設(shè)計(jì)，大大增強(qiáng)了節(jié)點(diǎn)外接傳感器的靈活性，可以根據(jù)所接傳感器類型，在線配置后級(jí)信號(hào)調(diào)理電路，從而達(dá)到針對(duì)監(jiān)測(cè)對(duì)象的不同構(gòu)建不同的傳感器組合的效果，最終實(shí)現(xiàn)對(duì)周界防護(hù)系統(tǒng)入侵對(duì)象的有效監(jiān)測(cè)與識(shí)別以及對(duì)不同應(yīng)用場(chǎng)景和需求的快速適應(yīng)。
【專利說(shuō)明】一種無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)周界防護(hù)系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)周界防護(hù)系統(tǒng)，尤其涉及一種無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)周界防 護(hù)系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)。

【背景技術(shù)】
[0002] 隨著無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展以及安防監(jiān)控設(shè)備的不斷創(chuàng)新，無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò) 技術(shù)被越來(lái)越多的應(yīng)用到重要目標(biāo)周界防護(hù)系統(tǒng)中。ZigBee技術(shù)作為無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù) 中的一種，具有成本低、功耗低、網(wǎng)絡(luò)容量大、數(shù)據(jù)傳輸可靠等特點(diǎn)，應(yīng)用范圍很廣?；跓o(wú) 線傳感網(wǎng)絡(luò)的智能安防、監(jiān)控系統(tǒng)一般由攜帶各類傳感器的無(wú)線探測(cè)節(jié)點(diǎn)、傳感網(wǎng)匯聚節(jié) 點(diǎn)及相應(yīng)的遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)組成，無(wú)線探測(cè)節(jié)點(diǎn)利用自組織技術(shù)快速構(gòu)建監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)覆蓋防護(hù) 區(qū)域，并通過(guò)匯聚節(jié)點(diǎn)將各種監(jiān)測(cè)信息實(shí)時(shí)傳送到遠(yuǎn)程監(jiān)控中心?，F(xiàn)有的無(wú)線傳感網(wǎng)監(jiān)測(cè) 節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)元件復(fù)雜，對(duì)外接傳感器的支持比較單一，不夠靈活且不易擴(kuò)展，因此需要一種集 成程度更高、對(duì)接入傳感器支持能力更強(qiáng)、組網(wǎng)更靈活的設(shè)備替代。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 發(fā)明目的：本發(fā)明的目的是提供一種模塊化、高效率、低功耗的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)周 界防護(hù)系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)。
[0004] 技術(shù)方案：本發(fā)明采用如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：本發(fā)明一種無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)周界防護(hù) 系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)，包括核心處理單元，在核心處理單元外圍分別連接測(cè)距定位單元、通信 單元、通用接口單元以及電源供給單元；所述核心處理單元核心處理器為CC2430芯片，所 述通信單元采用2. 4G的Zigbee短距離無(wú)線通信芯片，所述測(cè)距定位單元包括CSS(Chirp SpreadSpectrum)測(cè)距模塊。
[0005] 所述通用接口單元包括3個(gè)通用化外接傳感器接口，分別連接紅外對(duì)射傳感器、 震動(dòng)傳感器以及磁敏傳感器；其中；通用接口單元包括連接所述震動(dòng)傳感器的中斷檢測(cè)模 塊和模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊。
[0006] 本發(fā)明米用一種雙邊雙向測(cè)距算法Double-SidedTwo-WayRanging(SDS-TWR), 獲取雙向傳輸?shù)臅r(shí)間，從而獲取節(jié)點(diǎn)距離。
[0007] 所述核心處理單元核心處理器為CC2430芯片，該芯片采用高性能和低功耗的 8051微控制器核，具有高達(dá)128KB可編程閃存和8KB的RAM等片上資源。
[0008] 本發(fā)明中監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)部署完成后即主動(dòng)進(jìn)入低功耗休眠模式，每隔一段時(shí)間由核心 處理單元內(nèi)部定時(shí)器喚醒，采集傳感器信息；
[0009] 監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)包括中斷喚醒機(jī)制，中斷喚醒機(jī)制包括所述震動(dòng)傳感器與核心處理單元 上外部中斷相連接的引腳將產(chǎn)生一個(gè)下降沿信號(hào)，用于喚醒監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)，監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)喚醒后首 先開(kāi)啟模數(shù)轉(zhuǎn)換ADC模塊（該模塊為核心處理單元自帶），采集震動(dòng)傳感器模擬輸出通道 輸出的電壓值，當(dāng)連續(xù)一段時(shí)間采集到的輸出電壓高于監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)設(shè)定的休眠門限電壓閾值 時(shí)，則立即接通紅外傳感器和磁敏傳感器電源進(jìn)入多傳感器工作模式，否則監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)再次 進(jìn)入休眠狀態(tài)。
[0010] 所述測(cè)距定位單元主要由CSS模塊組成，該模塊符合802. 15. 4a協(xié)議，通過(guò)無(wú)線信 號(hào)到達(dá)時(shí)間進(jìn)行測(cè)距，實(shí)現(xiàn)節(jié)點(diǎn)自定位。
[0011] 所述通信單元采用2. 4G的Zigbee短距離無(wú)線通信技術(shù)并支持網(wǎng)絡(luò)的自動(dòng)組網(wǎng)功 能。
[0012] 所述通用接口單元包括3個(gè)通用化外接傳感器接口，每個(gè)端口（或通道）可以靈 活接入多達(dá)3種傳感器信號(hào)（如紅外對(duì)射傳感器、震動(dòng)傳感器、磁敏傳感器等常見(jiàn)市購(gòu)傳感 器），而傳感器類型只需要通過(guò)軟件進(jìn)行配置，接口模塊采用工業(yè)級(jí)的接插件，可多次插拔， 插好之后接口穩(wěn)定。
[0013] 所述電源供給單元包括鋰電池、DC-DC模塊、濾波電路、欠壓監(jiān)測(cè)等，主要提供板級(jí) 電源保障。
[0014] 所述通用接口單元硬件上包含通道選擇電路、傳感器類型選擇電路以及信號(hào)處理 電路。對(duì)于輸入的端口（或通道）采用輪詢的方式進(jìn)行處理，輪詢時(shí)間可以根據(jù)實(shí)際情況 設(shè)定。每個(gè)輸入端口（或通道）根據(jù)接入傳感器的類型選擇后面的信號(hào)處理電路，通道選 擇和類型選擇信號(hào)都有MCU直接控制。
[0015] 本發(fā)明支持多種類型傳感器接入，并采用通用化的傳感器接口設(shè)計(jì)，具有較強(qiáng)的 靈活性，可以根據(jù)所接傳感器類型，在線配置后級(jí)信號(hào)調(diào)理電路，從而達(dá)到針對(duì)監(jiān)測(cè)對(duì)象的 不同構(gòu)建不同的傳感器組合的效果，最終實(shí)現(xiàn)對(duì)周界防護(hù)系統(tǒng)入侵對(duì)象的有效監(jiān)測(cè)與識(shí)別 以及對(duì)不同應(yīng)用場(chǎng)景和需求的快速適應(yīng)。
[0016] 有益效果：本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，集成了短距離無(wú)線通信技術(shù)Zigbee和符合 802. 15. 4a協(xié)議TOA無(wú)線測(cè)距定位技術(shù)，具有較高集成度，達(dá)到了模塊化、高效率、低功耗的 技術(shù)效果，并且通過(guò)創(chuàng)新的通用化的接口設(shè)計(jì)，大大增強(qiáng)了節(jié)點(diǎn)外接傳感器的靈活性，可以 根據(jù)所接傳感器類型，在線配置后級(jí)信號(hào)調(diào)理電路，從而達(dá)到針對(duì)監(jiān)測(cè)對(duì)象的不同構(gòu)建不 同的傳感器組合的效果，最終實(shí)現(xiàn)對(duì)周界防護(hù)系統(tǒng)入侵對(duì)象的有效監(jiān)測(cè)與識(shí)別以及對(duì)不同 應(yīng)用場(chǎng)景和需求的快速適應(yīng)。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0017] 圖1是本發(fā)明基于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的周界防護(hù)系統(tǒng)應(yīng)用部署示意圖。
[0018] 圖2是本發(fā)明監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)的硬件組成圖。
[0019] 圖3基于TOA定位的SDS-TWR算法流程
[0020] 圖4是本發(fā)明通用接口單元實(shí)現(xiàn)原理。
[0021] 圖5是監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)低功耗的工作策略。

【具體實(shí)施方式】
[0022] 下面結(jié)合附圖及實(shí)施對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。應(yīng)該理解，此處描述的具體實(shí)施僅 僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0023] 本發(fā)明涉及一種無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)周界防護(hù)系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)，由核心處理單元、測(cè) 距定位單元、通信單元、通用接口單元以及電源供給單元組成，所述核心處理單元核心處理 器為CC2430芯片，該芯片采用高性能和低功耗的8051微控制器核，具有高達(dá)128KB可編 程閃存和8KB的RAM等片上資源。所述測(cè)距定位單元主要由CSS模塊組成，該模塊符合 802. 15. 4a協(xié)議，通過(guò)無(wú)線信號(hào)到達(dá)時(shí)間進(jìn)行測(cè)距，實(shí)現(xiàn)節(jié)點(diǎn)自定位。所述通信單元采用 2. 4G的Zigbee短距離無(wú)線通信技術(shù)并支持網(wǎng)絡(luò)的自動(dòng)組網(wǎng)功能。所述電源供給單元包括 鋰電池、DC-DC模塊、濾波電路、欠壓監(jiān)測(cè)等，主要提供板級(jí)電源保障。所述通用接口單元包 括3個(gè)通用化外接傳感器接口，每個(gè)端口（或通道）可以靈活接入多達(dá)3種傳感器信號(hào)（如 紅外對(duì)射傳感器、震動(dòng)傳感器、磁敏傳感器等常見(jiàn)市購(gòu)傳感器），而傳感器類型只需要通過(guò) 軟件進(jìn)行配置，接口模塊采用工業(yè)級(jí)的接插件，可多次插拔，插好之后接口穩(wěn)定。本發(fā)明與 現(xiàn)有技術(shù)相比，達(dá)到了模塊化、高效率、低功耗的技術(shù)效果，并且通過(guò)通用化的接口設(shè)計(jì)，大 大增強(qiáng)了節(jié)點(diǎn)外接傳感器的靈活性，可以根據(jù)所接傳感器類型，在線配置后級(jí)信號(hào)調(diào)理電 路，從而達(dá)到針對(duì)監(jiān)測(cè)對(duì)象的不同構(gòu)建不同的傳感器組合的效果，最終實(shí)現(xiàn)對(duì)周界防護(hù)系 統(tǒng)入侵對(duì)象的有效監(jiān)測(cè)與識(shí)別以及對(duì)不同應(yīng)用場(chǎng)景和需求的快速適應(yīng)。
[0024] 實(shí)施例
[0025] 本發(fā)明實(shí)施例公開(kāi)了一種無(wú)線傳感器監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)裝置，以實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)中各類異構(gòu)傳感 器接入、無(wú)線組網(wǎng)與監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)收集以及對(duì)周界防護(hù)區(qū)域的快速全面監(jiān)測(cè)和入侵防護(hù)的目 的。
[0026] 本實(shí)施例所述的一種攜帶各類傳感器的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)周界防護(hù)系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)節(jié) 點(diǎn)與網(wǎng)絡(luò)匯聚節(jié)點(diǎn)，通過(guò)無(wú)線方式組網(wǎng)并采用飛行器拋投或者人工布置的方法覆蓋目標(biāo)防 護(hù)區(qū)域，快速形成對(duì)目標(biāo)區(qū)域的監(jiān)控與防護(hù)能力，此類系統(tǒng)相較傳統(tǒng)的采用光纖、網(wǎng)絡(luò)等有 線布線方式實(shí)現(xiàn)的安防系統(tǒng)相比具有部署靈活、即布即用的特點(diǎn)。
[0027] 參照?qǐng)D1本實(shí)施例所述周界防護(hù)系統(tǒng)包括本實(shí)施例所述無(wú)線監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)101、匯聚 節(jié)點(diǎn)102和遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)103。無(wú)線監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)101主要通過(guò)Zigbee通信技術(shù)實(shí)現(xiàn)各類異 構(gòu)傳感器的接入組網(wǎng)并將采集的傳感器信息實(shí)時(shí)發(fā)送至網(wǎng)絡(luò)中的匯聚節(jié)點(diǎn)102 ;匯聚節(jié)點(diǎn) 102主要負(fù)責(zé)Zigbee網(wǎng)絡(luò)的組建、維護(hù)與管控，接收各個(gè)分布在監(jiān)控現(xiàn)場(chǎng)的無(wú)線監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn) 101發(fā)送的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)并利用數(shù)據(jù)融合手段進(jìn)行更高層次的數(shù)據(jù)處理，同時(shí)通過(guò)3G網(wǎng)絡(luò)模塊 將處理結(jié)果轉(zhuǎn)發(fā)至遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)103 ;遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)103主要負(fù)責(zé)對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)和 分析，提供友善的人機(jī)交互接口實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)結(jié)果的顯示、安防等級(jí)與態(tài)勢(shì)分析和異常報(bào)警。本 實(shí)施例重點(diǎn)介紹該系統(tǒng)中監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)的實(shí)現(xiàn)方法，對(duì)于整個(gè)周界防護(hù)系統(tǒng)和系統(tǒng)的其他組成 模塊不展開(kāi)敘述。
[0028] 本實(shí)施例中監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)101與匯聚節(jié)點(diǎn)102采用短距離無(wú)線通訊技術(shù)Zigbee組建 自組織網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湟话悴捎镁W(wǎng)狀或樹(shù)狀結(jié)構(gòu)。Zigbee無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)一般包括一個(gè) Zigbee協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)和多個(gè)終端節(jié)點(diǎn)。本實(shí)施例中由匯聚節(jié)點(diǎn)102作為協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)，主要負(fù) 責(zé)啟動(dòng)網(wǎng)絡(luò)、配置網(wǎng)絡(luò)成員、維護(hù)網(wǎng)絡(luò)、維護(hù)節(jié)點(diǎn)的綁定關(guān)系等，監(jiān)測(cè)區(qū)域內(nèi)分布的多個(gè)無(wú) 線監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)101作為Zigbee網(wǎng)絡(luò)的終端節(jié)點(diǎn)，其主要完成傳感器信息采集、無(wú)線路由通信、 解析遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)通過(guò)匯聚節(jié)點(diǎn)102下達(dá)的各類管控指令及執(zhí)行相關(guān)配置操作。
[0029] 參照?qǐng)D2,所述監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)101包括核心處理單元201、測(cè)距定位單元202、通信單元 203、通用接口單元204以及電源供給單元205。作為優(yōu)選，所述核心處理單元201采用1個(gè) 8位MCU(增強(qiáng)型8051內(nèi)核），具有高達(dá)128KB可編程閃存和8KB的RAM，還包含模擬數(shù)字轉(zhuǎn) 換器（ADC)、定時(shí)器（Timer)、AES128協(xié)同處理器、看門狗定時(shí)器、32kHz晶振的休眠模式定 時(shí)器等片上資源。
[0030] 所述測(cè)距定位單元202主要由CSS模塊組成，該模塊符合802. 15. 4a協(xié)議，通 過(guò)無(wú)線信號(hào)到達(dá)時(shí)間進(jìn)行測(cè)距，實(shí)現(xiàn)節(jié)點(diǎn)自定位。作為優(yōu)選，所述測(cè)距單元202采用 nanoPAN5375射頻收發(fā)模塊。
[0031] 所述測(cè)距定位單元202采用一種雙邊雙向測(cè)距算法Double-SidedTwo-Way Ranging(SDS-TWR)的測(cè)量方法，獲取雙向傳輸?shù)臅r(shí)間，從而獲取節(jié)點(diǎn)距離。
[0032] 參照?qǐng)D3,本實(shí)施例所述測(cè)距算法主要流程如下：為了實(shí)現(xiàn)節(jié)點(diǎn)A和節(jié)點(diǎn)B之間的 測(cè)距，節(jié)點(diǎn)A首先發(fā)送一個(gè)測(cè)距數(shù)據(jù)包給節(jié)點(diǎn)B，當(dāng)節(jié)點(diǎn)B接收到來(lái)自節(jié)點(diǎn)的A的測(cè)距數(shù)據(jù) 包時(shí)，立刻給節(jié)點(diǎn)A發(fā)送一個(gè)確認(rèn)包，節(jié)點(diǎn)A接收到節(jié)點(diǎn)B發(fā)送回的確認(rèn)包后，就完成了第 一次雙向測(cè)距，獲得了從節(jié)點(diǎn)A到節(jié)點(diǎn)B的傳輸延遲時(shí)間Tl和節(jié)點(diǎn)B的數(shù)據(jù)處理延遲時(shí)間 T2。緊接著，節(jié)點(diǎn)B向節(jié)點(diǎn)A同樣發(fā)送一個(gè)測(cè)距數(shù)據(jù)包，當(dāng)節(jié)點(diǎn)A接收到這個(gè)測(cè)距數(shù)據(jù)包后， 立刻返回一個(gè)確認(rèn)包，從而完成第二次雙向測(cè)距。最后節(jié)點(diǎn)B把第二次雙邊測(cè)距的結(jié)果傳 送給節(jié)點(diǎn)A，從而節(jié)點(diǎn)A獲得了從節(jié)點(diǎn)B到節(jié)點(diǎn)A的傳輸時(shí)延T3和節(jié)點(diǎn)A的數(shù)據(jù)處理時(shí)延 T4。利用ΤΙ、T2、T3和T4,可以獲得節(jié)點(diǎn)A到節(jié)點(diǎn)B的單向傳輸時(shí)間T。 Tl - T2- Γ3 - Γ4
[0033] T-- 4 ，
[0034] 所述SDS-TWR技術(shù)的測(cè)距方法要求第一次和第二次雙向測(cè)距都必須成功完成，這 樣通過(guò)雙邊測(cè)距的對(duì)稱性，消除時(shí)鐘漂移和節(jié)點(diǎn)時(shí)鐘不同步所帶來(lái)的誤差，提高了測(cè)距精 度。
[0035] 所述通信單元203主要采用短距離無(wú)線通訊Zigbee模塊，與其他監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)101通 信并承擔(dān)各類異構(gòu)傳感器的接入組網(wǎng)以及將采集的傳感器信息實(shí)時(shí)發(fā)送至網(wǎng)絡(luò)中的匯聚 節(jié)點(diǎn)102的功能。作為優(yōu)選，所述Zigbee通信模塊采用Ti的CC2430芯片，所述CC2430芯 片在單個(gè)芯片上整合了ZigBee射頻（RF)前端、內(nèi)存和微控制器。由于使用了高度集成化 技術(shù)，不僅簡(jiǎn)化了電路設(shè)計(jì)過(guò)程，只需使用很少的外圍器件就能實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的射頻通信功能， 有效地降低了出錯(cuò)風(fēng)險(xiǎn)并縮短了軟硬件開(kāi)發(fā)周期。
[0036] 所述通用接口單元204為監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)對(duì)外連接傳感器的通道及輸出控制通道，必須 充分考慮其通用性。本實(shí)施例中所述通用接口單元204包括3個(gè)通用化外接傳感器接口，具 備模擬量輸入接口、數(shù)字量輸入接口和多種智能傳感器接口（如I2C、UART、SPI接口等）， 可兼容多種市購(gòu)傳感器，方便不同的應(yīng)用場(chǎng)合和需求。
[0037] 參照?qǐng)D4,本實(shí)施例所述通用接口單元實(shí)現(xiàn)原理如下：所述通用接口單元204在硬 件上分為三部分：通道選擇電路401、傳感器類型選擇電路402以及信號(hào)處理電路403。所 述通道選擇電路401、傳感器類型選擇電路402均采用多選一模擬開(kāi)關(guān)。所述信號(hào)調(diào)理電路 403包括0-10V調(diào)理電路，4-20MA調(diào)理電路以及IIC、SPI等數(shù)字接口電路等等。所述核心 處理單元201對(duì)于輸入的端口（或通道）采用輪詢的方式進(jìn)行處理，輪詢時(shí)間可以根據(jù)實(shí) 際情況設(shè)定。每個(gè)輸入端口（或通道）根據(jù)接入傳感器的類型選擇后面的信號(hào)處理電路， 通道選擇和類型選擇信號(hào)都由核心處理單元201直接控制，不用通過(guò)跳線選擇。本實(shí)施例 設(shè)計(jì)每個(gè)端口（或通道）可以靈活接入多達(dá)3種傳感器信號(hào)，而傳感器類型只需要通過(guò)軟 件進(jìn)行配置，操作簡(jiǎn)單，配置靈活。接口模塊采用工業(yè)級(jí)的接插件，可多次插拔，插好之后接 口穩(wěn)定。通過(guò)通用化的接口設(shè)計(jì)，增強(qiáng)了節(jié)點(diǎn)外接設(shè)備的靈活性，可以迅速組成應(yīng)用系統(tǒng)。
[0038] 本實(shí)施例將道選擇與信號(hào)調(diào)理電路集成到一起，并通過(guò)模擬開(kāi)關(guān)實(shí)現(xiàn)核心處理器 控制的軟件配置，免除了傳統(tǒng)接口單元需要人工配置跳線選擇的問(wèn)題
[0039] 所述監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)的通用接口單元工作策略上采用一種主動(dòng)休眠加中斷喚醒的工作 機(jī)制，以本實(shí)施例為例，監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)傳感器接口主要實(shí)現(xiàn)了三種類型的傳感器接入：震動(dòng)傳感 器、磁敏傳感器和紅外傳感器，其中震動(dòng)傳感器有兩路信號(hào)輸出，一路輸出數(shù)字信號(hào)直接連 接到監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)通用接口單元輸入端的外部中斷檢測(cè)接口，另一路輸出模擬信號(hào)并與處理單 元的模數(shù)轉(zhuǎn)換ADC接口相連。監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)攜帶的三種傳感器工作電源均取自節(jié)點(diǎn)本身，但是 為了盡可能降低功耗，平時(shí)只有震動(dòng)傳感器的電源處于接通狀態(tài)即只有震動(dòng)傳感器處于工 作模式，其余傳感器均未接通電源。本實(shí)施例中采用一種主動(dòng)休眠加中斷喚醒的運(yùn)行機(jī)制， 即監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)大部分時(shí)間處于低功耗的休眠模式，并可由兩類事件喚醒。一種喚醒方式是每 隔一段時(shí)間由內(nèi)部定時(shí)器喚醒并接通各個(gè)傳感器工作電源讀取傳感器的數(shù)據(jù)后再以無(wú)線 方式發(fā)送至網(wǎng)絡(luò)中其他節(jié)點(diǎn)；另一種喚醒方式是，當(dāng)有目標(biāo)進(jìn)入監(jiān)測(cè)區(qū)域時(shí)，監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)攜帶 的震動(dòng)傳感器與核心處理單元上外部中斷相連接的引腳將產(chǎn)生一個(gè)下降沿信號(hào)用于喚醒 節(jié)點(diǎn)，監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)喚醒后首先開(kāi)啟ADC模塊采集震動(dòng)傳感器模擬輸出通道輸出的電壓值，當(dāng) 連續(xù)一段時(shí)間采集到的輸出電壓高于監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)設(shè)定的休眠門限電壓閾值時(shí)則立即接通其 他傳感器（紅外傳感器和磁敏傳感器）電源進(jìn)入多傳感器工作模式，否則監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)再次進(jìn) 入休眠狀態(tài)。這種節(jié)點(diǎn)主動(dòng)休眠加中斷喚醒的運(yùn)行機(jī)制在保證入侵目標(biāo)可靠監(jiān)測(cè)的同時(shí)還 能有效節(jié)省系統(tǒng)能耗、提高系統(tǒng)的生存時(shí)間。
[0040] 所述電源供給單元205包括鋰電池、DC-DC模塊、濾波電路、欠壓監(jiān)測(cè)等，完成板級(jí) 電源保障。
[0041] 本發(fā)明提供了一種無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)周界防護(hù)系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)，具體實(shí)現(xiàn)該技術(shù)方 案的方法和途徑很多，以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本【技術(shù)領(lǐng)域】的 普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn) 和潤(rùn)飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。本實(shí)施例中未明確的各組成部分均可用現(xiàn)有技術(shù)加以 實(shí)現(xiàn)。
【權(quán)利要求】
1. 一種無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)周界防護(hù)系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)，其特征在于：包括核心處理單元， 在核心處理單元外圍分別連接測(cè)距定位單元、通信單元、通用接口單元以及電源供給單元； 所述核心處理單元核心處理器為CC2430芯片，所述通信單元采用2. 4G的Zigbee短距離無(wú) 線通信芯片，所述測(cè)距定位單元包括CSS測(cè)距模塊。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)周界防護(hù)系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)，其特征在 于：所述通用接口單元包括3個(gè)通用化外接傳感器接口，分別連接紅外對(duì)射傳感器、震動(dòng)傳 感器以及磁敏傳感器；其中；通用接口單元包括連接所述震動(dòng)傳感器的中斷檢測(cè)模塊和模 數(shù)轉(zhuǎn)換模塊。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)周界防護(hù)系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)，其特征在 于：監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)部署完成后即主動(dòng)進(jìn)入低功耗休眠模式，每隔一段時(shí)間由核心處理單元內(nèi)部 定時(shí)器喚醒，采集傳感器信息； 中斷檢測(cè)模塊包括中斷喚醒機(jī)制，中斷喚醒機(jī)制包括所述震動(dòng)傳感器通過(guò)通用接口單 元與核心處理單元上外部中斷相連接的引腳連接，當(dāng)震動(dòng)傳感器產(chǎn)生一個(gè)下降沿信號(hào)時(shí)， 喚醒監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)，監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)喚醒后首先開(kāi)啟通用接口的模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊，采集震動(dòng)傳感器模擬 輸出通道輸出的電壓值，當(dāng)連續(xù)一段時(shí)間采集到的輸出電壓高于監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)設(shè)定的休眠門限 電壓閾值時(shí)，則立即接通紅外傳感器和磁敏傳感器電源進(jìn)入多傳感器工作模式，否則監(jiān)測(cè) 節(jié)點(diǎn)再次進(jìn)入休眠狀態(tài)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)周界防護(hù)系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)，其特征在于：所 述測(cè)距定位模塊采用符合802. 15. 4a協(xié)議。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)周界防護(hù)系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)，其特征在于：所 述通用接口單元硬件上包含通道選擇電路、傳感器類型選擇電路以及信號(hào)處理電路。
【文檔編號(hào)】G01S13/08GK104376665SQ201410713268
【公開(kāi)日】2015年2月25日 申請(qǐng)日期:2014年11月28日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月28日
【發(fā)明者】賁偉, 吳振鋒, 蔣飛, 劉興川, 滿青珊, 馮程 申請(qǐng)人:中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第二十八研究所