[发明专利]基于线形无线传感器网络的跳频与定位功能的实现方法

摘要

本发明设计了一种基于线形无线传感器网络的跳频与定位功能的实现方法，可以进一步增强线形无线传感器网络的抗干扰性能和可读性能。跳频包括三种方式，分别为自适应跳频、主动跳频和被动跳频，自适应跳频可以使整个无线网络更加智能的分析信道干扰并更改当前的通信信道，主动跳频可以保证当前网络可以由管理者自行更改当前网络的通信信道，被动跳频方式用于网络中断时由无线网络节点自行查询当前可用信道并进行更改，增强网络的可靠性，具体使用过程中可以根据不同的实际情况采用不同的跳频方式。定位功能依据电磁波在自由空间内的损耗公式以及损耗功率计算得出接收与发送方的距离来进行定位。

主权项

基于线形无线传感器网络的跳频与定位功能的实现方法，其特征在于： 1)线形无线传感器网络由N个线形排列的无线网络节点组成，物理地址依次为1,2,3...N，其中N为自然数，物理地址为1的无线网络节点成为主控节点，其余的无线网络节点成为数据采集节点； 2)无线通信仅限于相邻物理地址的无线网络节点之间进行，非相邻物理地址的无线网络节点之间的通信必须由相邻物理地址的无线网络节点接力完成； 3)基于线形无线传感器网络的跳频功能的实现方法，可以增强线形无线传感器网络的抗干扰性能，适应复杂多变的通信环境，本专利设计了三种实现跳频功能的方法：自适应跳频、主动跳频、被动跳频，可以根据实际环境选择不同的跳频方式： a)自适应跳频：无线网络节点在空闲状态下每隔1秒检测一次周围环境的干扰值，当干扰值大于设置的阈值时向主控节点发送请求跳频数据包，主控节点首次收到请求跳频数据包后开始计时，10s内累积收到的请求跳频数据包多于3个时向线形无线传感器网络发送全网跳频数据包，在后向通信过程中，无线网络节点将所有信道的干扰值写入全网跳频数据包，其中，后向为物理地址递增，线形无线传感器网络共有M个信道，分别为1,2,3...M，物理地址为N的无线网络节点通过比较比较得到干扰值最小的信道X，写入跳频执行数据包并进行前向通信，其中，X为自然数，前向通信为物理地址递减，前向通信中的无线网络节点将当前信道跳至信道X； b)主动跳频：网络管理者向主控节点发送主动跳频指令，指示线形无线传感器网络跳频至信道X，主控节点将信道X写入主动跳频数据包并进行后向通信，物理地址为N的无线网络节点收到主动跳频数据包后进行前向通信，前向通信中的无线网络节点将当前信道跳至信道X； c)被动跳频：每隔1分钟无线网络节点向前向相邻的无线网络节点发送请求ACK数据包，在5秒内没有收到ACK后重发此数据包，连续3次没有收到ACK后该无线网络节点执行被动跳频，无线网络节点的信道由1依次切换为M并执行上述过程，在某一信道收到ACK后停止被动跳频； 4)基于线形无线传感器玩过的定位功能的实现，可以使网络管理者快速掌握无线网络节点的地理位置分布情况，其特征在于无线网络节点根据接收功率和发送功率得出数据包在通信过程中的功率损耗，并根据电磁波在自由空间中的功率损耗公式Los(dBm)＝32.44+20lgd(Km)+20lgf(MHz)得出距离信息。