[发明专利]一种树型传感器网络自组网的传感器节点

说明书

本发明公开了一种树型传感器网络自组网的传感器节点，在数据汇集过程中采用传感器节点接收到协调器指令后被动发送测量数据的方法，避免了多节点并发情况。同时使用了一种相对简单且不需要RTC时钟的动态时间同步策略，使传感器节点在每次数据汇集过程中都会动态地根据当前网络的拓扑情况和拓扑变化情况，相应地调整下一次传感器节点唤醒时间和无线模块无线接收等待时长，避免了节点过早唤醒和无线长时间接收等待造成的能耗浪费，从而延长了网络寿命。

技术领域：本发明涉及一种无线传感器网络，特别是无线传感器网络的传感器节点。

技术背景：

近年来随着物联网的快速发展，无线传感器网络开始在人们的生活中扮演着越来越重要的角色。无线传感器网络综合了传感器技术、嵌入式计算技术、现代网络及无线通信技术、分布式信息处理技术等多种领域，被广泛地应用于多种应用场景，如农业养殖、生态监测、工业设施检测、自然灾害预测、智能交通控制、智能家居及军事场合等。

无线传感器网络常用的拓扑结构主要有星型、树型、网状等拓扑结构。其中树型拓扑为分层结构，具有方便分支管理、易于扩展(容易加入新的分支或新的节点、故障隔离容易等优点。对于一些具有固定数据采集周期、数据传输量小频率低、通讯范围大且需要分区域管理的无线传感器网络应用领域，使用树型拓扑相比其他拓扑结构更为合适。但是传统的树型传感器网络在组网方面，动态拓扑能力差，传感器节点非常依赖它的上一级节点，一旦上一级节点出现故障，其下的传感器节点都将从网络中脱离。同时传统的树型传感器网络在数据汇集方面，常使用两种汇集方法：一是传感器节点按照固定时间间隔从低功耗休眠中唤醒，测量环境参数完成后随机等待一段时间，主动发送数据；二是传感器节点按照固定时间间隔从休眠中唤醒，测量环境参数完成后等待汇集指令，被动发送数据。前者易出现多个节点数据并发，造成消息碰撞，需多次重发，浪费多余能耗，后者为了保障节点能接收到汇集指令，节点需要提前较长时间唤醒，同样浪费多余能耗。

发明内容：

针对以上问题，本发明是设计出的一种符合实际需求的树型传感器网络自组网的传感器节点，在数据汇集时实现低功耗。

一种树型传感器网络自组网的传感器节点，包括电源模块、433M无线模块、低功耗处理器和传感器模块，传感器节点的工作步骤包括节点首次接入网络阶段、重新接入网络阶段、数据测量发送阶段；具体步骤如下：

1)节点通电后，初始化硬件配置；

2)读取控制器片内EEPROM中的自身节点地址信息，默认地址为0X0000；

3)节点地址是否为0X0000，如果是，则判断自身为未组网的新节点，进入节点首次接入网络阶段，即步骤4-7，否则判断不是新节点，进入步骤8；

4)在信道0广播新节点请求入网指令，包含节点的地址和传感器类别；

5)切换至信道0接收状态，等待回复，等待时间为T_Wait，是否收到协调器回复的允许新节点入网指令，如果是，则进入步骤6，否则，返回步骤4；

6)读取新节点允许入网指令，记录协调器分配的节点地址写入EEPROM，记录使用信道，标记自身状态为正常状态，标记刚入网；

7)在信道0向现协调器回复节点确认入网指令，进入步骤8；

8)判断自身状态是否为故障状态，如果是，进入重新接入网络阶段，即步骤9-18，否则进入数据测量发送阶段，即步骤19-28；

9)判断原有节点请求入网指令广播次数是否达到规定次数，如果是，进入步骤14，否则进入步骤10；

10)在通道0广播原有节点请求入网指令；

11)切换至信道0接收状态，等待回复，等待时间为T_Wait，是否收到原协调器回复的允许原有节点入网指令，如果是，则进入步骤12，否则，进入步骤13；