[实用新型]无源无线传感器网络节点的编码结构

说明书

技术领域

本实用新型涉及无源无线传感器网络技术，特别涉及一种基于声表面波谐振器的无源无线传感器网络节点的编码结构。

背景技术

无线传感器网络是由分布在监测区域的大量的无线传感器网络节点组成的网络，此网络可以实时地监测和采集网络分布区域内的各种检测对象的信息，并将这些信息发送到网关节点，实现复杂的指定范围内目标的检测与跟踪。目前，无线传感器网络在环境信息监测、农业生产、医疗健康监护、建筑与家庭环境安全与调控、工业生产控制、城市交通管理、抢险救灾、金融流通安全监控、商品流通监测以及危险区域远程控制等许多领域得到广泛的应用。

传感器网络节点一般采用电池供电方式进行数据采集、数据处理和数据的无线传输，由于传感器网络节点一般布置在危险、移动、环境恶劣等人类不易接触的地方，电池的更换和充电都非常困难，各种节能的方式虽然能延长电池的使用寿命，但是，对于某些需要长期监控的场合还是得定期更换电池，例如对于土壤湿度和温度的监测、对建筑物结构安全的监测、对机器设备工作运行状况的监测、对轮胎压力和温度的监测、对电机扭矩和温度的监测，都需要长期监测，电池的更换很麻烦。对处于运动或封闭空间的传感位置和易燃易爆有毒等危险场合，电池不易更换，利用电池供电的传感器网络就难以应用。

为了解决无线传感器网络节点供电的难题，2008年，Xiangwen Zhang和Fei-Yue Wang在Proceedings of 2008 IEEE International Conference onNetworking,Sensing and Control第1253-1258页上发表文章“基于声表面波谐振器的无源无线传感器网络的关键技术（Key Technologies of PassiveWireless Sensor Networks Based on Surface Acoustic Wave Resonators）”，提出利用声表面波谐振器组成传感器网络节点实现一种无源无线传感器网络。这种新型的传感器网络由声表面波谐振器构成传感器网络节点，各传感器网络节点的声表面波谐振器具有不同的中心频率，外部的射频收发器分别发射不同频率的射频信号，当发射的射频信号的频率与某一个传感器网络节点的声表面波谐振器的谐振频率相同时，返回的反射信号的幅值最强，根据返回信号的频率就可以识别传感器网络节点。传感器网络节点的编码结构由不同谐振频率的声表面波谐振器实现，但如果节点的数量多，需要编码的数量很大，声表面波谐振器的数量就会很庞大。并且对编码的识别过程也就很复杂，需要分时发射和接收不同频率的信号。依次发射各个传感器网络节点中心频率的信号，然后接收返回信号，根据返回信号幅值最大的信号的频率即可识别各传感器网络节点，这种编码结构识别的方法需要花费较多的时间。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种无源无线传感器网络节点的编码结构，各节点包括多个中心频率不同的声表面波谐振器，各表面波谐振器接不同的阻抗，构成多个不同中心频率组合的传感器网络节点编码结构。

声表面波谐振器的中心谐振频率受外接阻抗的影响，当外接阻抗变化，声表面波谐振器的中心谐振频率会发生变化，通过改变外接阻抗就可以改变声表面波谐振器的中心谐振频率。相同的声表面波谐振器连接不同的外接阻抗构成的编码结构的中心谐振频率不同。当有多个不同的外接阻抗与多个不同的声表面波谐振器一对一组合，就可得到多个不同的中心频率的声表面波谐振器与外接阻抗组合，即构成多个不同的传感器网络节点的编码结构。

汇集节点发射相互正交的叠加频率信号，各传感器网络节点接收汇集节点发射的信号后，各传感器网络节点的声表面波谐振器发生谐振。虽然外接阻抗引起声表面波谐振器谐振频率的变化范围较小，但因汇集节点发射的射频脉冲信号是相互正交的叠加脉冲信号，相互之间的频率差别较大，该正交叠加的频率信号可以激励各声表面波谐振器发生谐振，当声表面波谐振器接收到的信号频率与其中心频率一致时，该声表面波谐振器的谐振信号幅值最大；当声表面波谐振器接收到的信号频率与其中心频率不一致时，该声表面波谐振器的谐振信号幅值较小。各传感器网络节点的声表面波谐振器的谐振信号叠加后通过无线方式返回汇集节点，汇集节点通过无线收发器接收各传感器网络节点的信号，分析接收信号的频谱特性，将不同编码的频率叠加信号的频谱与接收信号的频谱进行自相关分析，识别传感器网络节点的编码信息。