蓝牙感测器
蓝牙无线感测器主要包括两大模组:感测器模组(SensorModule)和蓝牙无线模组(BluetoothModule):前者主要用于进行现场信号的数据採集,将现场信号的模拟量转化为数字量,并完成数字量的变换和存储。后者运行蓝牙无线通信协定,使得感测器设备满足蓝牙无线通信协定规範,并将现场数据通过无线的方式传送到其它蓝牙设备当中。两模组之间的任务调度、相互通信,以及同上位机通信的流程由控制程式控制完成。控制程式包含一种调度机制,并通过讯息传递的方式完成模组间的数据传递以及同其它蓝牙设备的通信,从而完成整个蓝牙无线系统的功能。
基本介绍
- 中文名:蓝牙感测器
- 外文名:Bluetooth sensor
- 简介:一种短距无线通信的技术规範
- 网路构建:预处理和传输等工作
- 网路模型:把信号输入到终端
简介
蓝牙是一种短距无线通信的技术规範。由于蓝牙具有工作在2.4GHz的ISM(industrial,scientific and medi-cal)频段;可以同时传输语音和数据;有很好的抗干扰能力和低功耗等特点。採用蓝牙技术构建由固定感测器节点组成的蓝牙感测器网路,是无线感测器领域内一个新兴的研究方向,可以在一些特殊的场合实现信息的採集、处理和传送。
网路构建
整个蓝牙感测器网路由若干蓝牙感测器节点和监控主机组成,其中,无线感测器节点分布于需要监测的广场四周,执行数据採集、预处理和传输等工作;监控主机放置在智慧型小车内,通过蓝牙模组与感测器节点通信。
网路模型
为了把信号输入到终端,採用了蓝牙,而没有採用有线、红外和光等进行传输信号,原因在于它最适合短距离无线低功率通信,用它组建的感测器网路被称为蓝牙感测器网路。
为了对蓝牙感测器网路进行直观的说明,构建了蓝牙感测器网路模型。蓝牙感测器网路模型基于邻近组网的原则,2个彼此靠近到一定程度的蓝牙感测器可以自发地由蓝牙模组建立通信连结。蓝牙组网时最多可以有256个蓝牙设备单元连线起来组成微微网(Piconet),其中,1个主节点和7个从节点处于工作状态,而其他节点则处于空闲模式。主节点负责控制异步无连线(asynchronous connec-tionless,ACL)连结的频宽,并决定微微网中的每个节点可以占用多少频宽及连线的对称性。从节点只有被选中时才能传送数据,即从节点在发射数据前必须接受轮询。微微网路之间可重叠交叉,从设备单元可以共享。由多个相互重叠的微微网组成的网路称为散射网(Seatternet)。
用于广场环境监测的感测器网路是由预先放置在广场四周的感测器节点组成微微网,各微微网组成散射网。其网路通信体系结构如图1所示。节点具有感测、信号处理和无线通信功能,它们既是信息包的发起者,也是信息包的转发者。通过网路自组织和多跳路由,将数据向监控传送。
节点定位
节点定位机制是指依靠有限的位置已知节点,确定布设区中其他节点的位置,在感测器节点间建立起空间关係的机制。在大多数情况下,只有结合位置信息,感测器网路获取的数据才有实际意义。另外,对蓝牙感测器网路协定的研究也要利用节点的位置信息。在网路层,因为蓝牙感测器网路节点无全局标誌,设计了基于节点位置信息的路由算法;在套用层,根据节点位置,蓝牙感测器网路系统可以智慧型地选择一些特定的节点来完成任务,从而降低整个系统的能耗,提高系统的存活时间。
由于设计的蓝牙感测器网路系统中各个感测器节点位置固定,可以採用基于测距的节点定位机制。通过测量节点问点到点的距离,使用最大似然估计法计算节点位置。基于测距定位机制要求2个节点具有测量相互间距离的能力。採用了TDOA(time difference on arrival):测距技术。在节点上安装超音波收发器和蓝牙收发器。测距时,在发射端,2种收发器同时发射信号,利用声波与电磁波在空气中传播速度的巨大差异在接收端通过记录2种不同信号到达时间的差异,基于已知信号传播速度,直接把时间转换为距离。该技术的测距精度可达到厘米级,但受限于超音波传播距离有限和非视距(NLOS)问题对超音波信号的传播影响。