超声复合传感器节点设计

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1、学兔兔www.xuetutu.com第35卷第10期仪器仪表学报VoL35No．102014年1O月ChineseJournalofScientificInstrument0et．2014低功耗声／超声复合传感器节点设计朱海洋，张合，马少杰(南京理工大学智能弹药技术国防重点学科实验室南京210094)摘要：针对具有全向感知能力的有向传感器网络(DSN)节点功耗较高的问题，设计制作了声与超声波复合全向感知节点。低功耗被动声探测器利用目标声信号幅值的变化趋势，判断目标相对于节点的运动情况，唤醒由5组超声波

2、测距单元组成的阵列，测量5个固定方向上的距离，从而实现目标车辆的定位。然后分析了系统功耗和基于目标轨迹的全向感知模型，并进行了相关试验。结果表明：节点能够感知半径为20m区域内的目标，在半径6m的范围内判断目标轨迹。节点功耗减小66．7％，大幅度延长了能源受限节点的值守时间，满足无线传感器网络的应用需求。关键词：声／超声复合；低功耗；有向传感器网络；车辆探测；全向感知模型中图分类号：TH86TP212文献标识码：A国家标准学科分类代码：510．40Designoflowpoweracoustic-ul

3、trasoniccompoundsensornodeZhuHaiyang，ZhangHe，MaShaojie(ZNDYofMinisterialKeyLaboratory，NangUnive~ityofScienceandTechnology，Nanjing210094，China)Abstract：Tosolvetheproblemofthehighpowerconsumptionofdirectionalsensornetwork(DSN)nodethathastheabilityofomnidi

4、—reetionalperception，anomnidirectionalsensingsensornodewithacousticandultrasoniccompoundwasdesignedtorealizevehicledetec—tion．Alowpowerpassivemicrophoneisusedtojudgethemovementofthetargetwiththechan~ngtrendofthetargetacousticsignalamplitude，anarrayconsi

5、stingoffiveultrasonicrangingmodulesisawakentomeasurethedistancesat5fixeddirectionsaroundit，thenthelocationofvehiclecouldbecalculated．Thesystempowerconsumptionandtheomnidirectionalsensingmodelbasedontargettrajec—toriesareanalyzed．Relatedtestswereconducte

6、d．ExperimentresultsdemonstratethatthisnodeCanperceivethetargetwithin20me-ters，andestimatethetargettrajectorieswithin6meters．Thepowerconsumptionofthenodeisreducedby66．7％，whichextendsthelifetimeofthenodegreatly，andsatisfiestheapplicationrequirementsofwire

7、lesssensornetwork．Keywords：acoustic—ultrasoniccompound；lowpowerconsumption；DSN；vehicledetection；omnidirectionalsensingmodel应用之一，这类应用最主要的问题是最大化网络值守1引言时间¨。为了满足应用需求，提高网络感知性能、监测能力和通信质量，WSNs覆盖控制被大量研究，主要无线传感器网络(winelesssensornetworks，WSNs)包括部署策略、睡眠调度机制、节点数目和感

8、知模由大量能源受限的节点组成，节点具有感知和通信能型等。力。WSNs可被布撒在远距离或难以到达的区域来探节点的感知能力是研究网络覆盖问题的基础，测或监视特殊事件，实现信息世界与物理世界的联对网络覆盖性能的好坏起着决定性的作用。根系。随着硬件小型化、无线通信微功耗化以及电池寿据节点使用的不同传感器，其感知模型可分为全向命的延长，使得WSNs在诸多领域有着广泛的应用。感知模型和有向感知模型。全向感知模型往往采用随机部署的WSNs实现移动目标的跟踪是WSNs重