[发明专利]一种使用无线传感器网络的照度测量系统

权利要求书

1.一种使用无线传感器网络的照度测量系统，其特征在于，包括主机和无线传感器网络，无线传感器网络包括一组传感器节点和一个收集节点，收集节点与主机连接，接收主机发出的指令，并将指令发送给无线传感器网络中的各个传感器节点；收集节点接收无线传感器网络中各传感器节点发送的测量数据或状态信息，并将数据发送给主机。

2.根据权利要求1所述使用无线传感器网络的照度测量系统，其特征在于，所述无线传感器网络中的各个节点之间使用射频信号相互通信，每个节点具有唯一的网络地址，该地址在节点使用前被写入节点内部的地址存储器。

3.根据权利要求1所述使用无线传感器网络的照度测量系统，其特征在于，所述无线传感器网络使用分发协议和汇集协议两种网络层协议，分发协议用于传送主机通过收集节点向传感器节点发送的指令；汇集协议用于传送传感器节点向收集节点发送的测量数据和状态信息。

4.根据权利要求３所述使用无线传感器网络的照度测量系统，其特征在于，所述分发协议为多跳网络协议，包括如下具体的机制：

1）版本更新机制：收集节点发出的每一条指令都用版本信息标识，当一个传感器节点接收到一个包含新指令的信息包后，会更新所保存的版本信息，并执行相应的指令；

2）转发机制：收到包含新指令的信息包的所有节点都可以转发信息包，但仅在满足条件时才会转发；

3）抑制机制：各节点转发信息包的条件是在规定的时间窗中收到包含相同指令的信息包的次数未超过阈值，或者接收到邻近节点发出的包含低版本信息的信标；

4）自适应信标广播机制：各个节点周期性广播信标，其中包含自身收到的指令的版本信息，广播的周期从设定的最小值开始，每次广播后，周期值增加1倍，直到达到规定的最大值；

当一个节点收到一个包含新版本信息的信标时，将广播周期重新置为最小值。

5.根据权利要求３所述使用无线传感器网络的照度测量系统，其特征在于，所述汇集协议亦为多跳网络协议，网络拓扑呈树状，收集节点为根节点，其他节点根据其与根节点的距离和通信链路质量分布在网络拓扑的各个层次；各个传感器节点即可以通过网络发送自身测量的数据或状态信息，也可以转发其他节点发送的信息包；当一个传感器节点发送包含测量数据或状态信息的信息包时，它从邻居节点中选择链路质量最好的节点作为父节点，以单播方式向该父节点发送信息包；当一个节点接收到一个发送给该节点的信息包时，如果该节点不是收集节点，则该节点将向其父节点转发该信息包；如果该节点为收集节点，则一次测量数据或状态信息的传送成功完成，收集节点将所收到的测量数据或状态信息发送给主机；无线传感器网络中各个节点根据每次发送和接收信息包的情况动态更新反映该节点与邻居节点通信链路质量的参数。

6.根据权利要求1所述使用无线传感器网络的照度测量系统，其特征在于，所述无线传感器网络的网络层与应用层之间有传输控制层，根据应用层发送的信息包的类型，以不同的方式进行传输，对于并发信息包，传输层等待一个缓冲时间后再发送数据；对于其他信息包，传输层立即发送；

所述并发信息包是指在一次照度测量或网络测试过程中，要求所有传感器节点都发送的信息包；

所述缓冲时间与节点的标识符相关，节点的标识符值越大，其缓冲时间越长。

7.根据权利要求1所述使用无线传感器网络的照度测量系统，其特征在于，所述传感器节点包括主控电路、光电探测器、测量电路、通信电路、状态指示电路、电源和天线，所述光电探测器包括光电传感器、V(λ）修正器和余弦修正器，主控电路通过运行传感器节点程序，控制测量电路、通信电路和状态指示电路，光电传感器产生的信号通过测量电路送入主控电路，主控电路通过通信电路和天线发送和接收数据。

8.根据权利要求7所述使用无线传感器网络的照度测量系统，其特征在于，所述主控电路可以采用以单片机或嵌入式处理器为核心的微控制器及其外围电路构成。

9.根据权利要求7所述使用无线传感器网络的照度测量系统，其特征在于，所述通信电路包括射频收发器和阻抗匹配电路，射频收发器具有总线接口电路，用于在射频收发器和主控电路之间传输控制、状态信息和数据，也可以采用主控电路和射频收发器集成的形式。