[发明专利]网络节点、无线传感器网络以及用于在无线传感器网络中定位网络节点的方法

说明书

技术领域

本发明涉及无线传感器网络。特别地，本发明涉及用于无线传感器网络的网络节点、包括多个网络节点的无线传感器网络、以及有助于在无线传感器网络中确定网络节点的位置的方法。

背景技术

一般而言，无线传感器网络(Wireless Sensor Network,WSN)的安装需要在环境中，如建筑物或家庭中的优选位置上配置网络节点，例如传感器和/或路由器。通常这类工作是由专业的安装人员进行的。专业人员利用特定的安装工具来确定WSN节点的合适位置。

传感器节点可以在具有不同网络拓扑结构的网络中进行连接，例如星形拓扑、树形拓扑或网状拓扑。信息传递的路径很大程度上取决于使用了何种类型的网络拓扑。例如，在基于星形拓扑的网络中，网络节点之间的通信总是会经过中心节点。相反地，在基于树形拓扑或网状拓扑的网络中，信息则可以通过不同的路径到达目的地，而不一定需要经过中心节点。

在信息可以有不同传输路径的拓扑结构中，网络可以改变其路径，因此，有些路径可能会变得负载较重。在这种网络中，节点在网络中的位置可能会对网络的运转状态有影响。比如，网络的路径算法可以会根据节点在网络中的相对位置而选择具有较高延迟的路径，从而会影响到网络的应用。

信息路径的这些变化可能是随着时间的推移在建筑物中的情况发生了变化而引起的。比如，为形成不同的房间而增加或拆除部分墙壁。进一步地，家具周边的变化也会影响到环境中信号的传输，进而引起路径的变化。除了建筑物本身的结构变化之外，人员和电磁干扰的出现也会影响到网络。

在商用建筑物或家庭中安装WSN可能涉及到对于环境中信号强度的测量以及基于这些测量将WSN节点安置于合适的位置。所选定的位置对于网络覆盖、信息延迟及/或节点功耗等方面都是优选的。

当业主需要安装WSN时，他们通常没有特殊的安装工具。此外，WSN的安装指南上所描述的方法对于不专业的人员而言都不直观，难以掌握。在家庭场合，往往需要聘请专业人员来进行这类工作，从而提高了WSN安装的成本。

即便网络是由专业技术人员基于传统的信号强度测量的方式进行设计和安装的，通常来说他们也不会考虑到一些动态的效应，例如建筑物的变动、家具的移动、间断性的射频干扰(如Wi-Fi)、以及人员的移动等。因此，传统的WSN安装过程中所使用的信号强度测量的方法只对于建筑物或家庭中的射频情况有一个静态的概念。换言之，这种静态的概念被固有地限制在了安装WSN的时间点上、当时当地的射频情况。当环境发生变化而导致WSN工作不正常时，还需要聘请专业技术人员来进行信号强度的重新测量，不但耗时耗力，而且还是不能提供动态的解决方案。

发明内容

本发明提供一种用于无线传感器网络的网络节点。网络节点配置用于确定网络节点在由网络节点所延伸出的不同空间方向上的通信行为。网络节点包括至少一个视觉指示器，视觉指示器配置用于提供这种通信行为的视觉指示。

根据一种示例的实施方式，所述网络节点配置为通过对所述网络节点中包括的不同天线所接收的信号的强度和/或相位的差别进行测量，来确定所述通信行为。

根据本发明的另一个示例性实施方式，至少一个所述天线可由所述网络节点上拆卸。

根据本发明的进一步的示例性实施方式，所述网络节点配置为通过从其他网络节点接收信息、自所述信息中提取其他网络节点的坐标、以及利用所述坐标来确定所述信息所发自的空间方向，来确定所述通信行为。

根据本发明的进一步的示例性实施方式，所述网络节点配置为基于其空间方向来生成所述视觉指示。

根据本发明的进一步的示例性实施方式，所述网络节点的空间方向是预先设定的。

根据本发明的进一步的示例性实施方式，该网络节点进一步包括指南针，所述指南针配置为确定网络节点的空间方向。

根据本发明的进一步的示例性实施方式，所述视觉指示器包括多个发光二极管。

根据本发明的进一步的示例性实施方式，所述视觉指示器包括显示单元。

根据本发明的进一步的示例性实施方式，所述显示单元包括电子墨水。

根据本发明的进一步的示例性实施方式，所述网络节点进一步包括处理元件，处理元件配置为执行算法，所述算法维持信息接收历史；所述处理元件配置为利用所述历史来确定所述通信行为。

根据本发明的进一步的示例性实施方式，所述网络节点进一步配置为基于所接收信息的误差率来提供网络质量的指示。