一種低功耗的無線傳感器網(wǎng)絡智能節(jié)點的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型屬于網(wǎng)絡節(jié)點定位技術領域，具體涉及一種低功耗的無線傳感器網(wǎng)絡智能節(jié)點。
【背景技術】
[0002]無線傳感器網(wǎng)絡(Wireless sensor networks, WSNs)是綜合了嵌入式計算技術、遙感測控技術、無線通信技術和分布式信息處理技術等多個學科，交叉發(fā)展而成的軍民兩用戰(zhàn)略高新技術，是物聯(lián)網(wǎng)技術的核心，是新一代信息技術革命的重要推動力。無線傳感器網(wǎng)絡由大量分布式無線傳感器節(jié)點(Mote)構成，實時對環(huán)境或目標監(jiān)測，感知、采集相關信息。
[0003]無線傳感器可隨機布設，以無線方式構成蜘蛛網(wǎng)狀傳感器網(wǎng)絡，具有無數(shù)個可以雙向傳送信息的路徑，不需要固定網(wǎng)絡支持，具有快速展開，抗毀性強等獨特優(yōu)點；與無線自組網(wǎng)(MobileAd Hoc Networks, MANETs)不同，由于受到成本以及體積等原因的限制，無線傳感器節(jié)點的處理能力、通信帶寬以及電池容量等資源更為有限。尤其是在多數(shù)應用中，傳感器節(jié)點的能量無法得到補充(如被部署在敵后或者環(huán)境惡劣的地區(qū))，如何有效利用能源，延長網(wǎng)絡的工作壽命成為設計的關鍵因素，高效節(jié)能技術成為研宄熱點。
【實用新型內容】
[0004]本實用新型目的之一在于提供一種低成本、低功耗、高效率運行的無線傳感器網(wǎng)絡節(jié)點定位系統(tǒng)及方法。
[0005]本實用新型提供的一種低功耗的無線傳感器網(wǎng)絡智能節(jié)點，包括電源模塊、電源管理模塊、無線傳感器模塊、MCU模塊、AGC模塊、射頻功率放大器、無線收發(fā)器和天線；
[0006]所述電源模塊通過所述電源管理模塊連接所述MCU模塊，所述無線傳感器模塊連接所述MCU模塊，所述MCU模塊通過所述AGC模塊連接所述射頻功率放大器，所述射頻功率放大器通過所述無線收發(fā)器連接所述天線；
[0007]所述電源模塊，用于提供電源；
[0008]所述電源管理模塊，用于檢測電源的儲能情況，并將檢測結果發(fā)送給MCU模塊；
[0009]所述MCU模塊，用于控制所述AGC模塊的增益以及節(jié)點的工作模式；
[0010]所述AGC模塊，用于根據(jù)所述MCU模塊的控制指令控制信號的發(fā)射功率；
[0011]所述射頻功率放大器，用于放大收發(fā)信號的功率；
[0012]所述無線收發(fā)器和天線，用于無線數(shù)據(jù)傳輸。
[0013]本實用新型的有益效果在于:本實用新型增加了 AGC模塊，可以使得節(jié)點間通信的功耗以及定位由以前的固定值，變成可以靈活變換的值，由此及可以減小能量損耗，也可以使得網(wǎng)絡的定位更加靈活、智能化；電源管理模塊通過檢測電源的儲能情況，來決定節(jié)點的工作模式，從而降低系統(tǒng)能耗，延長網(wǎng)絡的生命周期。
【附圖說明】
[0014]圖1所示為本實用新型無線傳感器網(wǎng)絡節(jié)點定位系統(tǒng)結構示意圖。
【具體實施方式】
[0015]下文將結合具體實施例詳細描述本實用新型。應當注意的是，下述實施例中描述的技術特征或者技術特征的組合不應當被認為是孤立的，它們可以被相互組合從而達到更好的技術效果。
[0016]如圖1所示，本實用新型提供的一種低功耗的無線傳感器網(wǎng)絡智能節(jié)點，包括電源模塊1、電源管理模塊2、無線傳感器模塊3、MCU模塊4、AGC模塊5、射頻功率放大器6、無線收發(fā)器7和天線8 ;
[0017]電源模塊I通過電源管理模塊2連接MCU模塊4，無線傳感器模塊3連接MCU模塊4，MCU模塊4通過AGC模塊5連接射頻功率放大器6，射頻功率放大器6通過無線收發(fā)器7連接天線8 ；
[0018]電源模塊I，用于提供電源；
[0019]電源管理模塊2，用于檢測電源的儲能情況，并將檢測結果發(fā)送給MCU模塊4 ;
[0020]MCU模塊4，用于控制AGC模塊5的增益以及節(jié)點的工作模式；
[0021]AGC模塊5，用于根據(jù)MCU模塊4的控制指令控制信號的發(fā)射功率；
[0022]射頻功率放大器6，用于放大收發(fā)信號的功率；
[0023]無線收發(fā)器7和天線8，用于無線數(shù)據(jù)傳輸。
[0024]該智能節(jié)點采用了自動增益控制(Automatic Gain Control,簡稱AGC)模塊，AGC模塊5能夠加大或者縮小收發(fā)功率，實現(xiàn)該節(jié)點的無線數(shù)據(jù)收發(fā)覆蓋距離的變化，從而可以實現(xiàn)以單節(jié)點為錨點的節(jié)點定位技術。AGC模塊5具有自動切換的功能，完成發(fā)射和接收不同功能的切換。在發(fā)射時，MCU模塊4根據(jù)需要進行預放大或者預縮小增益操作，以單位倍數(shù)(dBm)為步進完成調節(jié)，或者直接預制到一定增益值，加大或縮小發(fā)射增益。接收信號時，AGC模塊5主要完成對接收靈敏度的調節(jié)，通過增加或者減小接收靈敏度，實現(xiàn)對強度不一的信號捕捉和通信。
[0025]MCU模塊4可根據(jù)通信的距離，自動調節(jié)AGC模塊5的增益，完成數(shù)據(jù)通信，由于通信過程中節(jié)點能耗的70% -80%消耗在收發(fā)器，本實用新型可以大大節(jié)省節(jié)點能量消耗。
[0026]電源管理模塊2能夠實時檢測電源模塊I儲能狀況，按“ ％ ”反饋給MCU模塊4，MCU模塊4以此決定該節(jié)點的工作模式:①標準、②節(jié)能、③備用。由MCU模塊4決定使電能充足的節(jié)點承擔更多任務，電能不足節(jié)點只發(fā)送本節(jié)點感知信息或不承擔中繼任務，從而滿足不同應用的需要，延長整網(wǎng)的實驗壽命。
[0027]當節(jié)點剩余電能在50%以上，貝Ij為標準工作模式，承擔本節(jié)點的數(shù)據(jù)采集以及其他節(jié)點的數(shù)據(jù)中繼任務；如節(jié)點剩余電能在50% -25%區(qū)間，節(jié)點工作進入節(jié)能模式，只承擔本節(jié)點的數(shù)據(jù)采集以及“必要型”數(shù)據(jù)中繼任務，所謂“必要型”中繼，指的是當本節(jié)點作為中繼器時的多跳路徑選擇，其效率大大優(yōu)于鄰近替代節(jié)點作為中繼器的路徑選擇；如節(jié)點剩余電能在25%以下，節(jié)點工作進入備用模式，只承擔本節(jié)點的數(shù)據(jù)采集以及“唯一型”數(shù)據(jù)中繼任務，所謂“唯一型”中繼，指的是只有當本節(jié)點作為中繼器時通信連接才能正常進行，否則通信失敗。
[0028]綜上，本實用新型中的AGC模塊5可以使得節(jié)點間通信的功耗以及定位由以前的固定值，變成可以靈活變換的值，由此及可以減小能量損耗，也可以使得網(wǎng)絡的定位更加靈活、智能化；電源管理模塊2通過檢測電源的儲能情況，來決定節(jié)點的工作模式，從而降低系統(tǒng)能耗，延長網(wǎng)絡的生命周期。
[0029]本文雖然已經(jīng)給出了本實用新型的一些實施例，但是本領域的技術人員應當理解，在不脫離本實用新型精神的情況下，可以對本文的實施例進行改變。上述實施例只是示例性的，不應以本文的實施例作為本實用新型權利范圍的限定。
【主權項】
1.一種低功耗的無線傳感器網(wǎng)絡智能節(jié)點，其特征在于，包括電源模塊、電源管理模塊、無線傳感器模塊、MCU模塊、AGC模塊、射頻功率放大器、無線收發(fā)器和天線； 所述電源模塊通過所述電源管理模塊連接所述MCU模塊，所述無線傳感器模塊連接所述MCU模塊，所述MCU模塊通過所述AGC模塊連接所述射頻功率放大器，所述射頻功率放大器通過所述無線收發(fā)器連接所述天線； 所述電源模塊，用于提供電源； 所述電源管理模塊，用于檢測電源的儲能情況，并將檢測結果發(fā)送給MCU模塊； 所述MCU模塊，用于控制所述AGC模塊的增益以及節(jié)點的工作模式； 所述AGC模塊，用于根據(jù)所述MCU模塊的控制指令控制信號的發(fā)射功率； 所述射頻功率放大器，用于放大收發(fā)信號的功率； 所述無線收發(fā)器和天線，用于無線數(shù)據(jù)傳輸。
【專利摘要】本實用新型提供了一種低功耗的無線傳感器網(wǎng)絡智能節(jié)點，包括電源模塊、電源管理模塊、無線傳感器模塊、MCU模塊、AGC模塊、射頻功率放大器、無線收發(fā)器和天線；電源模塊通過電源管理模塊連接MCU模塊，無線傳感器模塊連接MCU模塊，MCU模塊通過AGC模塊連接射頻功率放大器，射頻功率放大器通過無線收發(fā)器連接天線。本實用新型增加了AGC模塊，可以使得節(jié)點間通信的功耗以及定位由以前的固定值，變成可以靈活變換的值，由此及可以減小能量損耗，也可以使得網(wǎng)絡的定位更加靈活、智能化；電源管理模塊通過檢測電源的儲能情況，來決定節(jié)點的工作模式，從而降低系統(tǒng)能耗，延長網(wǎng)絡的生命周期。
【IPC分類】H04W52/02, H04W52/52
【公開號】CN204681600
【申請?zhí)枴緾N201520351756
【發(fā)明人】肖景, 賀達江, 朱俊標, 瞿軍, 楊會平, 楊恒玲
【申請人】懷化學院
【公開日】2015年9月30日
【申請日】2015年5月27日