[发明专利]自组织节点和具有自组织节点的传感器网络

说明书

本发明涉及用于传感器网络例如用于使用每个单独节点中的天线元件作为阵列天线配置中的天线元件的雷达系统的节点。该节点通过具有不相等的传播速度的第一通信信道和第二通信信道发送和接收信号。当节点识别出已通过第一通信信道接收到复位信号(S10)时，其调节内部时钟(S11)，发送确认信号(S12)并发起确认过程(S17)。在尚未识别出复位信号时，节点通过第一通信信道发送复位信号(S13)并且接收来自一个节点的响应信号(S14)。如果响应信号是确认信号，则发起确认过程(S17)，或者如果响应信号是非确认信号，则调节内部时钟(S16)并发起确认过程(S17)。在确认过程中(S17)，节点通过测量信号在第二通信信道上的行进时间来确定到其他节点的距离(S18)，与其他节点交换距离信息(S20)，并且在通过第一通信信道进行发送时微调每个节点的内部时钟(S20)。根据一个方面，节点的收发器电路包括能够发送和接收电磁信号的射频部分以及能够发送和接收声学信号(例如，超声)的声学部分。每个节点在确认过程中(S17)通过向特定节点发送信号并接收具有关于所寻址的节点中的内部处理时间的信息的返回信号来确定距离，从而基于行进时间来计算距离。此外，每个节点在多个节点之间相互交换距离信息。这产生时钟的微调。成功经历微调的节点对其范围内的节点重复相同过程。重复该过程，雷达系统的所有节点将具有理想地同步的时钟。

技术领域

本发明涉及适用于传感器网络尤其是雷达应用的节点。本发明还涉及传感器网络、用于确定传感器网络中的节点之间的距离的方法、计算机程序和计算机可读存储介质。

背景技术

传感器网络诸如雷达构成使用无线电波来确定对象的范围、角度或速度的对象检测系统。其可用于检测飞机、船舶、航天器、导弹、机动车辆、天气形成和地形。基本的雷达系统包括：发射器，其在无线电或微波域中产生电磁波；发射天线；接收天线(与前一个天线分开或为同一个)，其用于捕获来自所发射的信号的路径中的对象的任何返回；接收器和处理器，其用于确定对象的属性。

为了增加在HF和VHF频率范围(3GHz至300GHz)内工作的雷达系统的分辨率，通常使用阵列天线。有两个用来表征阵列天线的特性。第一表征参数将阵列分组成规则阵列和不规则阵列，具体取决于天线位置是否是周期性的。第二分类参数是阵列表现出光栅波瓣(其中阵列之间的距离小于波长的一半，被称为“连续阵列”)还是不表现出光栅波瓣(称为“稀疏阵列”)。

对于不规则稀疏阵列天线，阵列天线中的天线元件之间的每个距离对于确定由雷达系统检测到的对象的属性是必要的。对于具有分布在若干平方千米上的单独天线元件的大阵列天线而言，尤其如此。

大阵列天线和稀疏阵列天线的根本问题是必须知道每个天线元件的位置。位置的任何变化(例如，在工作期间)必须输入到信号处理算法中，以便能够生成雷达图像。

在CN 106291468A中，公开了一种使用超声波和射频波的定位系统。目的是使用相对于彼此固定且已知的信标节点来建立建筑物内的UE的位置。

在CN 103796338A中，公开了一种无线传感器组件和TDMA自组织网络。网络中的节点之间的可获得的同步准确度在微秒以内，并且取决于所选择的硬件。这种准确度对于大阵列天线形成是远远不够的。

发明内容

本发明的目的是提供消除或至少减少上述一个或更多个所确定的缺点的传感器网络。

该目的通过与至少一个其他节点一起用于传感器网络的节点来实现，其中该节点包括：内部时钟；收发器电路，该收发器电路被配置成经由至少一个天线元件通过至少第一通信信道和第二通信信道以不相等的传播速度(即，不同于第一信道)发送和接收信号；以及处理器。该节点被配置成识别是否已通过第一通信信道接收到复位信号，并且当已识别出复位信号时，该节点被进一步配置成基于复位信号来调节内部时钟，响应于所接收到的复位信号而发送确认信号并发起确认过程，或者当尚未识别出复位信号时，该节点被进一步配置成通过第一通信信道发送复位信号并且接收来自至少一个其他节点中的至少一个的响应于所发送的复位信号的响应信号，并且