[发明专利]基于电磁频谱监测系统的功耗控制方法

说明书

技术领域

本发明属于无线传感网应用管理领域，具体为基于电磁频谱监测系统的功耗控制方法。

背景技术

电磁频谱空间是最复杂的空间之一，自然界的各种物理现象都会产生不规则的干扰频率，而且干扰的种类，频率范围，持续时间都没有规律。随着科技的发展，在各行各业及军事场景下，无线射频技术应用的日益增多，空间电磁信号变得更加拥挤和复杂，这给区域内电磁信号的监测、管理、分配和使用带来了诸多问题。

为保障频谱资源合理有序的使用和无线通信网络的正常运行，需要运用先进的技术手段和设施，针对空间电磁环境状况进行分析与评估。传统的集中式台站电磁信号监测设备体积过大，不利于室外监测，造价过高，当监测设备距离信号源超过一定距离时会造成监测结果不准确。利用无线传感器网络进行分布式监测有着诸多优点，价格较为低廉、由于体积小便于布设，传感器监测节点可以距离信号源更近、监测电磁信号的频段更为广泛。

考虑到设备的使用环境和小型化要求，供电采用市电和电池供电模式。在使用环境没有市电时，设备需要电池供电。为了延长感知节点单次充电的可用时间，延长整个监测系统的使用时间，在系统的功耗控制上设计了专门的功率控制方法。

发明内容

本发明的目的是为延长单次充电整个监测系统的使用时间，提供一种基于电磁频谱监测系统的功耗控制方法。

一种基于电磁频谱监测系统的功耗控制方法，包括以下步骤：

(1)构建基于无线传感器网络的电磁信号监测系统，所述的电磁信号监测系统包括电磁信号监测层、信息汇聚层和信息处理中心层；电磁信号监测层是电磁信号监测系统的最底层，由采集电磁信号的感知节点组成；所述的信息汇聚层由汇聚节点组成，接收并转发感知节点上报给中心节点的电磁信号数据和中心节点下发给感知节点的策略；所述的信息处理中心层由中心节点组成，用于电磁信号数据分析处理和规划系统策略；

(2)系统开始工作后，信息处理中心层的中心节点向信息汇聚层的各汇聚节点下发监测策略，监测策略包括监测时间、信号调制类型、中心频率、带宽和波特率信号；

(3)信息汇聚层的汇聚节点接收信息处理中心层的中心节点下发的监测策略并转发给本簇的电磁信号监测层的感知节点，电磁信号监测层的感知节点收到监测策略后配置本节点并按照策略开始监测任务；

(4)各感知节点定时对自己的电池电量进行采样，并通过汇聚节点定时上报给中心节点；

(5)中心节点根据目前的监测任务和感知节点的电量，重新制定路由表，确定数据路由路径；同时确定哪些感知节点处于工作状态，哪些感知节点处于休眠状态；中心节点形成新的监测策略；

(6)中心节点将新的监测策略进行下发，系统按新的监测策略进行监测，之后重复步骤(3)至步骤(6)；

完成电磁频谱监测系统的功耗控制。

本发明与现有技术相比所取得的有益效果为：

本发明的方法可由感知节点将自己的电池电量上报给中心节点，中心节点根据目前的监测任务和感知节点的电量，重新制定路由表，确定数据路由路径，形成新的监测策略，并可对新的监测策略进行实时修正，延长了感知节点设备单次充电的可用时间，延长了整个监测系统的使用时间。

附图说明

图1电磁信号监测系统拓扑示意图；

图2电磁信号监测系统组网流程图。

具体实施方法

以下结合附图及实例对本发明作进一步说明：

一种基于电磁频谱监测系统的功耗控制方法，包括以下步骤：

(1)构建基于无线传感器网络的电磁信号监测系统，所述的电磁信号监测系统包括电磁信号监测层、信息汇聚层和信息处理中心层；电磁信号监测层是电磁信号监测系统的最底层，由采集电磁信号的感知节点组成；所述的信息汇聚层由汇聚节点组成，接收并转发感知节点上报给中心节点的电磁信号数据和中心节点下发给感知节点的策略；所述的信息处理中心层由中心节点组成，用于电磁信号数据分析处理和规划系统监测策略；

图1为电磁信号监测系统拓扑示意图，系统采取分频段监测、分级汇总和告警上报相结合的工作模式，采用基于集中配置管理和处理的分级分布式传感器网络总体架构。网络系统包含以下网络设备：各频段电磁信号感知节点、信息汇聚节点、信息处理中心节点。电磁信号感知节点携带频谱监测模块对周围空间中的电磁信号进行监测，协同工作以实现全频段内的信号监测要求；信息汇聚节点具备较强的信息处理和传输能力，负责实现本区域内各感知节点的接入及数据的聚合、查询、管理；信息处理中心节点负责整个传感器网络系统的管理和集中配置，提供分布式数据聚合和信息融合的能力。