[发明专利]一种基于无人机唤醒和数据采集的无线传感系统及其运行方法

说明书

本发明公开了一种基于无人机唤醒和数据采集的无线传感系统及其运行方法，属于无线传感技术领域。一种基于无人机唤醒和数据采集的无线传感系统，包括无人机和多个无线传感节点，无人机包括无人机主体和无线收发装置，无线收发装置安装在无人机主体上，无线收发装置用于通过向任一无线传感节点发送射频能量，从而唤醒无线传感节点并采集数据。本发明提出了射频唤醒用无人机的结构和被唤醒的无线传感节点的结构，无线收发装置与无人机互不干扰，具有即插即用的优势；使用无人机唤醒不受地形限制；使用射频唤醒极大降低了两次唤醒间的待机功耗；通过唤醒信号与MCU取或保证了数据传输和能量精细控制，通过负载开关的加入降低了系统功耗。

技术领域

本发明涉及一种基于无人机唤醒和数据采集的无线传感系统及其运行方法，属于无线传感技术领域。

背景技术

近年来随着微电子、无线通信和低功耗传感器的发展，无线传感网络技术得到了极大的发展。

无线传感网络由大量廉价传感器节点组成，节点是同构的，成本低，体积小，且大部分节点不移动。用来监测节点周围的环境数据，并通过无线的方式发出。节点体积较小，通常携带能量十分有线的电池，且部署环境复杂，无法通过换电池的方式补充能量。

可以通过唤醒的方式实现无线传感节点的采集和发射控制，目前常见的唤醒方式有无线传感节点周期性自唤醒(使用定时器或RTC)，远程连接唤醒等。以上方式在两次唤醒之间，都需要MCU或无线通信模块工作以响应下次唤醒信号的到来，造成了大量的不必要的待机功耗。

通过在无线传感节点上加入接收天线，使用射频能注入的方式，可以实现外界能量注入类型的唤醒，在两次唤醒之间无需无线传感节点耗能等待，减少了两次唤醒之间的待机功耗。

无人机不受地域限制，且具有一定的荷载能力，若在无人机上挂载射频发射天线和信息接收单元，并设计带有射频接收天线的可由射频能量唤醒的无线传感节点，则可由无人机控制无线传感节点的数据采集和发送周期，极大的提升无线传感节点的使用寿命。

发明内容

本发明的目的在于提出一种基于无人机唤醒和数据采集的无线传感系统及其运行方法，解决了现有技术中，两次唤醒之间会造成大量的不必要的待机功耗的问题。

一种基于无人机唤醒和数据采集的无线传感系统，包括无人机和多个无线传感节点，无人机包括无人机主体和无线收发装置，无线收发装置安装在无人机主体上，无线收发装置用于通过向任一无线传感节点发送射频能量，从而唤醒无线传感节点并采集数据。

进一步的，无线收发装置包括无线发射器、无线通信模块、信号处理单元和电源模块，信号处理单元和无线通信模块双向连接，与无人机主体双向连接，还与无线发射器连接，电源模块为无线收发装置供电。

进一步的，无线发射器，用于向任一无线传感节点发送射频能量；

信号处理单元，用于受无人机主体的命令控制无线发射器发射射频能量，通过无线通信模块与对应的无线传感节点进行数据的收发，并处理收发数据；

无线通信模块，用于与对应的无线传感节点无线连接及数据传输。

进一步的，每个无线传感节点均包括射频能量输入模块、PMIC、或门、锂电池、第一负载开关、第二负载开关、传感器、MCU和第二无线通信模块，其中，射频能量输入模块与PMIC连接，PMIC与或门连接，或门与第一负载开关连接，第一负载开关同时与MCU和第二无线通信模块连接，MCU同时与或门和第二负载开关连接，MCU同时与传感器和无线通信模块双向连接。

进一步的，在每个无线传感节点中，

PMIC，用于将无线发射器输入的射频能量转换为高电平信号至或门；

或门，用于受PMIC控制输出高电平信号至第一负载开关；