申请/专利权人：北京理工大学

申请日：2017-12-28

公开（公告）日：2020-10-23

公开（公告）号：CN108183949B

主分类号：H04L29/08(20060101)

分类号：H04L29/08(20060101);H04W84/18(20090101)

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2020.10.23#授权;2018.07.13#实质审查的生效;2018.06.19#公开

摘要：本发明提出一种无线传感器网络测试节点的自适应传输控制方法，能够保证高采样率下数据不丢失，又能根据节点硬件资源通过自适应计算将最多的数据传输到测控终端，保证数据的实时观测要求。该方法包括：将AD转换器读取的数据写入到SDRAM中的1个缓存空间，写入的时间记为tbuffertoram；将SDRAM中的1个缓存空间的数据一路存储到SD卡中，存储的时间记为tramtosd，另一路发送到无线发射模块，发送的时间记为tramtowireless；无线发射模块将数据发送给无线网关，发送的时间记为tnodetogate；根据上述时间tbuffertoram、tramtosd、tramtowireless、tnodetogate计算无线传感器网络测试节点重采样的时间间隔interval。

主权项：1.一种无线传感器网络测试节点自适应传输控制方法，其特征在于，所述无线传感器网络测试节点内部数据流向为：AD转换器读取数据，并将读取的数据写入到SDRAM中的1个缓存空间，写入的时间记为tbuffertoram；SDRAM中1个缓存空间的数据一路存储到SD卡中，存储的时间记为tramtosd，另一路发送到无线发射模块，发送的时间记为tramtowireless；无线发射模块将数据发送给无线网关，发送的时间记为tnodetogate；其中： Nsector为每个缓存空间中扇区数量，Sample为每个节点每个通道的采样率，Nchannel为每个节点通道数，1＜Ratestore＜2.1MBs，Nnode为无线节点个数，speedGW为无线模块的最大发送速率，interval为重采样时间间隔，treadtospi为0.5ms；m为一个缓存空间需调用传输函数的次数；tsendpacket为每个节点发送一个包的时间；Npack为发送SDRAM中1个缓存空间需要包的个数；代入到下述公式：tramtosd+tramtowireless+tnodetogate＜tbuffertoram计算重采样时间间隔： 将缓存在SDRAM中的数据经过重采样发送给无线模块，再经无线模块传输到测控终端。

全文数据：一种无线传感器网络测试节点的自适应传输控制方法技术领域[0001]本发明属于无线传感器网络的数据传输控制领域，具体涉及一种无线传感器网络测试节点的自适应传输控制方法。背景技术[0002]无线传感器网络因其无需引线部署灵活、拓扑能力强、低功耗、低成本，体积小等优点，而广泛应用于车辆、飞机等领域的信号测试。无线网络测试节点是利用嵌入式数据采集技术和无线网络技术的一种小型测试设备。一个无线传感器测试网络通常由若干无线网络测试节点、一个数据汇聚节点和一个测控终端组成。[0003]目前，在无线网络测试节点向测控终端进行数据传输方面仍存在无线传输带宽与数据高采样率的矛盾。通常采用的IEEE802.15.4无线协议以及在此基础上开发的Zigbee协议传输带宽只有250kbps，即便是经过通讯厂商优化后最高也只能达到IMbps的带宽，加上协议中含有的各网络层的帧信息，实际采样数据的传输率更低，这就与高信号采样率形成了矛盾。现有的解决方法主要是两种，一是采用折中方法，降低数据的采样率，满足无线带宽限制;二是先进行数据本地存储，采集完毕后再无线回传，这就失去了实时数据观测的能力。发明内容[0004]有鉴于此，本发明针对无线网络测试节点对高采样率和数据实时传输的要求，提出一种无线传感器网络测试节点的自适应传输控制方法，能够保证高采样率下数据不丢失，又能根据节点硬件资源通过自适应计算将最多的数据传输到无线网关，保证数据的实时观测要求。[0005]本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：[0006]—种无线传感器网络测试节点自适应传输控制方法，包括：[0007]所述无线传感器网络测试节点内部数据流向为:AD转换器读取数据，并将读取的数据写入到SDRAM中的1个缓存空间，写入的时间记为tbuffertciram;SDRAM中1个缓存空间的数据一路存储到SD卡中，存储的时间记为tramtcisd，另一路发送到无线发射模块，发送的时间记为tramtciwireiess;无线发射模块将数据发送给无线网关，发送的时间记为Ucidetcigate;根据上述时间tbuffertoram'*tramtosdtramtowirelesstnodetogate计算无线传感器网络测试节点中AD转换器读取数据的时间间隔interval:[0008][0009]进一步地，所述SDRAM中每个缓存空间由Nsector个扇区组成，则：[0010][0011]其中Ratestcire为存储速率，A为每个扇区的大小。[0012]进一步地，所述存储到SD卡时，在文件系统的FAT表文件目录区写入文件类型和大小信息，对于用户数据段，将数据直接写入指定的扇区地址，并从该地址开始依次写入指定的block数。[0013]本发明的有益效果：[0014]本发明针对无线传输带宽低的限制，将无线采集节点数据在进行本地存储的基础上，对数据传输过程分段时间进行计算，根据采样时间与数据传输时间确定无线传输重采样时间间隔，使数据最大限度进行传输。在数据本地存储的基础上，实现对采样数据趋势的观察。[0015]本发明的文件系统删除了文件分配表，直接在文件系统的FAT表文件目录区写入文件类型和大小等信息，减少了文件索引的时间。对于用户数据段，不再按顺序写入扇区的方式存储数据，而是将数据直接写入指定的扇区地址具体实施方式[0016]下面举实施例对本发明进行详细描述。[0017]本发明提供了一种无线传感器网络测试节点自适应存储传输方法，该方法包括两个部分，一是SD卡实时存储子策略，二是自适应重采样传输子策略。首先实现SD卡实时存储子策略作为整个策略的基础，然后实现自适应重采样传输子策略最终达到数据实时传输的目的。[0018]步骤一:设计无线网络测试节点内部数据流向，数据首先经过AD转换器采样，经过FPGA上的FIFO进行一级缓存，然后数据传输到SDRAM进行二级缓存，再经过FPGA上设计的SD卡控制器和FATFs文件系统将数据写入到SD卡。与普通文件系统采用的链表式存储方式不同，本发明的文件系统删除了文件分配表，直接在文件系统的FAT表文件目录区写入文件类型和大小等信息，减少了文件索引的时间。对于用户数据段，不再按顺序写入扇区的方式存储数据，而是将数据直接写入指定的扇区地址，并从该地址开始依次写入指定的block数，每个block大小为0.5KB，一次写入4000个block，即一次的数据为4000*0.5KB=2MB，可满足最大IMbps的采样率的实时存储。[0019]步骤二：根据自适应重采样传输子策略计算重采样间隔值interval，将缓存在SDRAM中的数据经过重采样发送给无线模块，再经无线模块传输到测控终端。[0020]具体方法包括如下步骤：[0021]步骤1:确定测试需求和节点硬件资源参数。假设无线节点个数Νη-，每个节点通道数Ncha_i，每个节点每个通道的采样率为SampIe。SDRAM每个缓存空间由Nsectcir个扇区组成，每个扇区大小固定为512Byte，无线模块重采样的时间间隔为interval。[0022]步骤2:计算从AD读取数据，经过FIFO—级缓存，写完SDRAM中1个缓存空间的时间为[0023][0024]其中，每个缓存扇区数量满足lNsectcir4000约束条件，采样频率的限制条件为IbpsNchannei·SampleIMbps。[0025]步骤3:计算从SDRAM中将1个缓存空间的内容存储到SD卡的时间为[0026][0027]其中，根据本文设计的SD卡硬件控制器，Ratestcire满足lRatestQre2.IMBs的约束条件。[0028]步骤4:从SDRAM中将1个缓存空间的数据利用重采样将数据发送到测控终端的时间为tramtclgate，其由两部分时间构成，一是将1个缓存空间内进行重采样后的数据发送到无线模块的时间，二是经无线模块发送到测控终端的时间为tncKktogate[0029]tramtogatetramtowireless+tnodetogate3[0030]其中，将SDRAM中的数据发送到无线模块采用的是SPI通信协议，每次最多发送28Byte有效数据，因此发送一个缓存空间需调用m次传输函数，每次的时间为treadtosp。Uadtcispi的传输速度由SPI时钟决定，该值可由所选择的无线模块芯片手册查到，本发明选用的芯片中treadtoSPi值为0.5ms。因此[0031][0032]对于时间1。^。8_，受到无线模块传输带宽的限制，无线模块的最大发送速率为speed™，每个包大小为56Byte，发送SDRAM中1个缓存空间需要包个数为Npack,根据节点个数，可以得到每个节点发送一个包的时间为Ue3ndpac^t[0033][0034]其中，speedcw可由所选无线模块的手册查到，本发明中所选无线模块的最大传输速度为28kBs，即0speedGw^i28kBs〇[0035][0036]步骤5:确定满足实时传输和存储的约束条件[0037]tramtosd+tramtowireless+tnodetogatetbuffertoram7将公式⑵⑷⑹带入⑺中，可得重采样时间间隔需要满足[0038][0039]如果是3个节点，每个节点2通道，采样率为IkHz的时候，interval满足的条件为必须大于0.5,因此可以满足所有数据的实时传输。对于通常的节点数量和采样通道数量，如果采样频率为200kHz，那么interval必须大于135个点，即每隔135个点取1个值发送。

权利要求：1.一种无线传感器网络测试节点自适应传输控制方法，其特征在于，所述无线传感器网络测试节点内部数据流向为:AD转换器读取数据，并将读取的数据写入到SDRAM中的1个缓存空间，写入的时间记为tbuffertciram;SDRAM中1个缓存空间的数据一路存储到SD卡中，存储的时间记为tramtcisd，另一路发送到无线发射模块，发送的时间记为tramt™ireless;无线发射模块将数据发送给无线网关，发送的时间记为Ucldetcigate;根据上述时|θ|tbuffertoram'*tramtosdtramtowirelesstnodetogate计算无线传感器网络测试节点中AD转换器读取数据的时间间隔interva1:2.如权利要求1所述的一种无线传感器网络测试节点自适应传输控制方法，其特征在于，所述SDRAM中每个缓存空间由Nsector个扇区组成，则：其中Ratestore为存储速率，A为每个扇区的大小。3.如权利要求2所述的一种无线传感器网络测试节点自适应传输控制方法，其特征在于，每个缓存空间的扇区数量满足INsectcir4000的约束条件。4.如权利要求2或3所述的一种无线传感器网络测试节点自适应传输控制方法，其特征在于，所述Ratestore满足lRatestore2.1MBs的约束条件。5.如权利要求1或2或3所述的一种无线传感器网络测试节点自适应传输控制方法，其特征在于，所述存储到SD卡时，在文件系统的FAT表文件目录区写入文件类型和大小信息，对于用户数据段，将数据直接写入指定的扇区地址，并从该地址开始依次写入指定的block数。6.如权利要求5所述的一种无线传感器网络测试节点自适应传输控制方法，其特征在于，每个block大小为0.5KB，一次写入4000个block，即一次的数据为4000*0.5KB=2MB，满足最大IMbps的采样率的实时存储。

百度查询： 北京理工大学 一种无线传感器网络测试节点的自适应传输控制方法

免责声明
1、本报告根据公开、合法渠道获得相关数据和信息，力求客观、公正，但并不保证数据的最终完整性和准确性。
2、报告中的分析和结论仅反映本公司于发布本报告当日的职业理解，仅供参考使用，不能作为本公司承担任何法律责任的依据或者凭证。

阅读全文 双屏查看 官方信息 专利公告 收藏专利 下载PDF 下载WORD