[发明专利]基于广播同步的无线传感器网络数据采集方法及系统

说明书

本发明公开了一种基于广播同步的无线传感器网络数据采集方法及系统，该采集方法具体为：主机节点向所有网络传感器节点广播同步头，网络传感器节点根据时间校准信息对各自的采样定时器进行校对；根据查询周期和各自的采样倍率确定或更新各自采样速率；根据时隙分配信息，将采样数据按采样时间顺序打包并以数据报的形式发送到主机节点；主机节点解析各个数据报的内容，重现各个网络传感器节点的数据，传送至综控机或遥测系统。本发明采用主机广播报文实现全网管理和数据收集，简单可靠，数据同步精度高，每个周期上报的数据等长，方便硬件处理，能够动态改变采样速率，解决了现有技术中的问题。

技术领域

本发明属于无线通信技术领域，涉及无线传感器网络数据收集技术，尤其涉及一种基于广播同步的无线传感器网络数据采集方法及系统。

背景技术

随着传感器技术和通信技术的发展，传感器网络技术已经应用于环境监测、状态监测等诸多领域。在实际部署和应用的过程中，为了完成对目标环境/状态的综合检测，典型的传感器网络往往具有如下特点：

1.传感器类型多样。特定传感器往往只能测量众多环境参数中的一种，如温度、压力等，为了同时获得目标环境的多个参数，传感器网络往往需要部署多种不同类型的传感器进行测量。

2.传感器数据速率多样。由于不同传感器测量的物理量的性质不尽相同，因此需要的采样率，采样精度等参数也不尽相同，因而导致不同传感器的输出速率不同。

3.网络需要时间对齐。由于各传感器是独立进行数据测量，为了保证获得的测量值是同一时刻对待测量系统的不同角度的描述，因此需要对每个传感器进行数据测量时间进行对齐。

传感器网络中传感器类型多样、数据速率多样以及需要时间对齐的特点，在共享信道型(如总线型、无线广播型)网络中，会给传感器网络数据的收集带来如下困难：

1.难以实现定长包分组交换。由于多个传感器节点采样周期和网络数据收集周期难以同步，这就使得传感器节点每个周期上报的数据不等长，无法采用定长报文进行交换，需要一套缓存管理机制保证所有数据按顺序处理，加大了数据报的处理复杂度。

2.需要复杂的时标系统。由于每一个传感器节点独立的按照本地时钟进行采样并对获得的数据打时间戳，时钟漂移等误差长期积累，会使得采样数据无效，因此需要全网同步系统对时钟进行校准，需要一套复杂的时钟校准系统来保证采样数据的同步。

3.难以动态改变采样速率。传感器网络往往通过预先分配好的时隙进行数据通信，对于有突发数据或者紧急数据的传感器节点，难以动态调整时隙(带宽)。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供一种基于广播同步的无线传感器网络数据采集方法，采用主机广播报文实现全网管理和数据收集，简单可靠，数据同步精度高，每个周期上报的数据等长，方便硬件处理，能够动态改变采样速率，解决了现有技术中的问题。

本发明的另一目的是，提供一种基于广播同步的无线传感器网络数据采集系统。

本发明所采用的技术方案是，一种基于广播同步的无线传感器网络数据采集方法，具体按照以下步骤进行：

S1，主机节点向所有网络传感器节点广播同步头，同步头包含时间校准信息、网络传感器节点序列表、查询周期、所有网络传感器节点的采样倍率和时隙分配信息；

S2，网络传感器节点根据时间校准信息计算各自基于本周期起始广播的时间偏移量，利用时间偏移量对各自的采样定时器进行校对；

S3，网络传感器节点根据查询周期和各自的采样倍率，确定或更新各自采样速率；

S4，网络传感器节点根据时隙分配信息，将采样数据按采样时间顺序打包并以数据报的形式发送到主机节点；