專利名稱：基于無線自組網(wǎng)的校園自行車防盜系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及信息傳輸和無線通信領(lǐng)域，具體是一種基于無線自組網(wǎng)的校園自行 車防盜系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
基于無線自組網(wǎng)的校園自行車防盜系統(tǒng)是一種局部范圍內(nèi)有效的自行車管理與 防盜系統(tǒng)。該系統(tǒng)不同于普通的實(shí)時(shí)信息傳遞系統(tǒng)。在源與目標(biāo)之間，各設(shè)備通過無線自 組網(wǎng)采取無線喚醒方式建立無線通信，在網(wǎng)絡(luò)中傳送數(shù)字化的信息，最終達(dá)到源與目標(biāo) 之間的簡短提示信息的非實(shí)時(shí)傳送。無線喚醒技術(shù)的特征是當(dāng)有信息傳送給設(shè)備時(shí)，該設(shè)備是處于接收狀態(tài)；當(dāng) 該設(shè)備有信息要發(fā)送時(shí)，則處于發(fā)送狀態(tài)，在其它時(shí)間設(shè)備總是處于睡眠狀態(tài)。無線喚 醒功能可以同時(shí)完成低耗電量和高信息傳輸質(zhì)量兩個(gè)目標(biāo)。采用這種技術(shù)的無線通信設(shè)備(包括節(jié)點(diǎn)、終端機(jī)和無線收發(fā)機(jī))組成的系統(tǒng)， 利用無線喚醒技術(shù)進(jìn)行通信，使用中在保障執(zhí)行正常功能的情況下大幅降低功耗，從而 大大延長了使用壽命。這樣的設(shè)備特別適合于構(gòu)建類似校園自行車防盜系統(tǒng)這樣電池供 電的、信息量較小的窄帶無線通信網(wǎng)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種基于無線自組網(wǎng)的校園自行車防盜系統(tǒng)，可設(shè)置在 大學(xué)校園或者小區(qū)內(nèi)，使用戶能大大提高自行車停放的安全。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的構(gòu)思是這種基于無線自組網(wǎng)的校園自行車防盜系統(tǒng)，包括多個(gè)無線通信的節(jié)點(diǎn)、終端 機(jī)和無線收發(fā)機(jī)。節(jié)點(diǎn)固定設(shè)置于校內(nèi)各個(gè)自行車停車點(diǎn)，無線收發(fā)機(jī)預(yù)裝在自行車 上，手持終端則持有在用戶手中；在接到節(jié)點(diǎn)信號(hào)時(shí)，無線收發(fā)機(jī)和手持終端自動(dòng)加入 該無線局域網(wǎng)絡(luò)，節(jié)點(diǎn)、收發(fā)機(jī)和終端機(jī)通過各自的無線收發(fā)單元建立無線通信鏈路， 通過無線方式進(jìn)行數(shù)據(jù)和信息的交換和傳輸。本發(fā)明的無線收發(fā)機(jī)可以固定安裝于自行車或助動(dòng)車上，便于使用。在車主不 使用自行車時(shí)，將收發(fā)機(jī)狀態(tài)調(diào)整為“停放”，而在使用時(shí)調(diào)整為“使用”。在停放狀 態(tài)下若節(jié)點(diǎn)發(fā)現(xiàn)自行車與節(jié)點(diǎn)間的距離發(fā)生變化，馬上進(jìn)行報(bào)警，通過用戶佩戴的終端 機(jī)通知用戶，并且發(fā)送告警信息給佩帶有終端機(jī)的保安人員。同時(shí)收發(fā)機(jī)連接的蜂鳴器 和警示燈也開啟進(jìn)行報(bào)警。本發(fā)明的用戶終端機(jī)除了調(diào)整收發(fā)機(jī)狀態(tài)以及報(bào)警以外，還有可以開啟距離提 示功能，方便用戶找到自己的自行車，為用戶提供便利。本發(fā)明的外接設(shè)備可以有多種選擇在實(shí)際使用中，為了方便查詢自行車的實(shí)際位置，各個(gè)無線收發(fā)機(jī)連接的外圍設(shè)備可以裝配功率測距設(shè)備以增加輔助距離測量數(shù)據(jù)，為測距提供參考值。為了更具體地描述停車點(diǎn)所在位置的地形特征，在實(shí)際使用中，節(jié)點(diǎn)外圍設(shè)備 也可以裝配微型攝像頭，拍攝JPG照片，并通過其無線發(fā)送單元向其他終端傳送圖片信 息，以供其他用戶參考。在條件允許的情況下，可以在PC機(jī)上部署校園安全監(jiān)控系統(tǒng)軟件，通過建立與 無線自組網(wǎng)中各個(gè)設(shè)備之間的通信以達(dá)到更好的監(jiān)控效果。本發(fā)明采用433MHz無線通信模塊，各個(gè)停車點(diǎn)放置的節(jié)點(diǎn)(固定在不同的監(jiān)控 位置上覆蓋車棚以及周邊范圍)可自發(fā)地組成一個(gè)無線局域網(wǎng)絡(luò)，用戶的無線收發(fā)機(jī)和 佩帶的終端機(jī)也可加入該網(wǎng)絡(luò)，并于這些節(jié)點(diǎn)進(jìn)行通信。當(dāng)用戶的終端機(jī)或用戶車輛上安裝的無線收發(fā)機(jī)進(jìn)入該網(wǎng)絡(luò)的覆蓋范圍內(nèi)時(shí)， 新加入的無線通信設(shè)備會(huì)收到信標(biāo)幀，該數(shù)據(jù)包含關(guān)于該網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)號(hào)、網(wǎng)絡(luò)容量、同 步信息以及時(shí)隙分配策略的信息。憑借這些信息無線通信設(shè)備可以根據(jù)信標(biāo)幀與該網(wǎng)絡(luò) 同步，并在適當(dāng)?shù)臅r(shí)間發(fā)出服務(wù)請求；而相鄰的節(jié)點(diǎn)會(huì)發(fā)出確認(rèn)幀，同意這個(gè)無線通信 設(shè)備加入網(wǎng)絡(luò)，并會(huì)發(fā)出路由表更新命令。之后，新加入的無線通信設(shè)備就能與這些節(jié) 點(diǎn)直接進(jìn)行通信。由于每個(gè)無線通信設(shè)備(包括節(jié)點(diǎn)、終端機(jī)和無線收發(fā)機(jī))的通信范圍都是有限 的(10-70米)，與通信范圍外的無線通信設(shè)備通信必須經(jīng)過其它無線通信設(shè)備轉(zhuǎn)發(fā)。根據(jù)上述的發(fā)明構(gòu)思，本發(fā)明采用下述技術(shù)方案一種基于無線自組網(wǎng)的校園自行車防盜系統(tǒng)，包括多個(gè)使用無線通信的節(jié)點(diǎn)、 終端機(jī)和無線收發(fā)機(jī)，采用無線喚醒方式建立無線通信，組成一個(gè)無線局域網(wǎng)絡(luò)，其特 征在于所述的節(jié)點(diǎn)固定設(shè)置于校內(nèi)各個(gè)自行車停車點(diǎn)，終端機(jī)持有在用戶手中，無線收 發(fā)機(jī)則預(yù)裝在自行車上；受服務(wù)者活動(dòng)區(qū)在被節(jié)點(diǎn)無線通信覆蓋的范圍內(nèi)時(shí)，受服務(wù)者 持有一個(gè)終端機(jī)和自行車上預(yù)裝的無線收發(fā)機(jī)在探測到節(jié)點(diǎn)偵測信號(hào)后自動(dòng)加入該無線 局域網(wǎng)絡(luò)，節(jié)點(diǎn)、終端機(jī)和無線收發(fā)機(jī)通過各自的無線收發(fā)單元建立無線通信鏈路，通 過無線方式進(jìn)行數(shù)據(jù)和信息的交換和傳輸；所述的節(jié)點(diǎn)、終端機(jī)和無線收發(fā)機(jī)利用無線 喚醒技術(shù)進(jìn)行通信，使用中在保障執(zhí)行正常功能的情況下大幅降低功耗，從而大大延長 使用壽命。各節(jié)點(diǎn)、終端機(jī)和無線收發(fā)機(jī)在處于無線通信的覆蓋范圍內(nèi)時(shí)，通過各自的 無線收發(fā)單元建立無線通信鏈路，通過無線方式進(jìn)行數(shù)據(jù)和信息的交換和傳輸。上述的節(jié)點(diǎn)、終端機(jī)和無線收發(fā)機(jī)的電路結(jié)構(gòu)相同，其電路結(jié)構(gòu)是一個(gè)微處理 器通過I/O 口與一個(gè)無線收發(fā)單元、一個(gè)外部設(shè)施的接口、一個(gè)報(bào)警單元、及一個(gè)存儲(chǔ) 單元相連；一個(gè)電源與所述無線收發(fā)單元、報(bào)警單元和微處理器連接，為它們提供工作 電源；各個(gè)節(jié)點(diǎn)、終端機(jī)和無線收發(fā)機(jī)的電源使用2節(jié)5號(hào)電池。上述的終端機(jī)外部構(gòu)造為正面上部有2個(gè)按鍵分別是電源開關(guān)鍵和車輛狀態(tài) 設(shè)定鍵。下部有3個(gè)鍵是功能鍵；右側(cè)是外設(shè)預(yù)留位置，上端安裝天線。電源開關(guān)鍵控 制終端機(jī)的開啟和關(guān)閉。車輛狀態(tài)設(shè)定鍵用于設(shè)定車輛的狀態(tài)；功能鍵用于對系統(tǒng)發(fā)出 簡單的控制指令時(shí)使用。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比較，具有如下顯而易見的突出實(shí)質(zhì)性特點(diǎn)和顯著優(yōu)點(diǎn) 本發(fā)明采用無線自組網(wǎng)構(gòu)成校園自行車防盜系統(tǒng)，通過系統(tǒng)內(nèi)建的功能，用戶能夠知道 當(dāng)時(shí)自行車的停放位置，用戶所持的終端機(jī)的通信范圍有限，一般為10 70米，但在無線自組網(wǎng)域內(nèi)，能采用多跳的方式，與其通信范圍外的各節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)通信，大大拓展了監(jiān) 控的范圍。本發(fā)明通過微處理器的計(jì)算，可精確算出無線收發(fā)機(jī)的相對位置，其精確度 較高，便于控制校園安全監(jiān)控系統(tǒng)及時(shí)做出反應(yīng)。在誤差范圍內(nèi)，在戶外還是可以達(dá)到較好的實(shí)際使用效果的。為了提高定位精 度，亦可以考慮在外圍增加功率測距設(shè)備以增加輔助距離測量，為測距提供參考值。在 條件允許的情況下，可以在PC機(jī)上部署部署校園安全監(jiān)控系統(tǒng)軟件，監(jiān)控人員可以借此 了解車輛的位置和停放狀態(tài)，從而在適當(dāng)?shù)臅r(shí)刻做出適當(dāng)?shù)姆?wù)反應(yīng)，提供有效的防盜 安全服務(wù)。本發(fā)明的監(jiān)控節(jié)點(diǎn)可安置于地下車棚內(nèi)，在宿舍樓內(nèi)構(gòu)成一個(gè)局域網(wǎng)，也可擴(kuò) 展至室外，如在各個(gè)停車點(diǎn)安放節(jié)點(diǎn)，實(shí)用性強(qiáng)。


圖1為無線自組網(wǎng)結(jié)構(gòu)示意2為節(jié)點(diǎn)、無線收發(fā)機(jī)和終端的電路框架示意3為校園自行車防盜系統(tǒng)使用狀態(tài)示意4為終端機(jī)的外形示意圖
具體實(shí)施例方式本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例子結(jié)合附圖詳述如下實(shí)施例一如圖1所示，一種基于無線自組網(wǎng)的校園自行車防盜系統(tǒng)，包括多個(gè)無線通信 的節(jié)點(diǎn)、終端機(jī)和無線收發(fā)機(jī)，采用無線喚醒方式建立無線通信，組成無線局域網(wǎng)絡(luò)。 每個(gè)無線通信設(shè)備的通信范圍都只有10米左右。因此要與在通信范圍外的節(jié)點(diǎn)通信必須 通過其它中間節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)(其作用相當(dāng)于一個(gè)路由器)。由于本系統(tǒng)基于無線自組網(wǎng)，因此具有自修復(fù)能力。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)中的某個(gè)無線通信 設(shè)備失效或損壞時(shí)，節(jié)點(diǎn)能自動(dòng)找到新的路由路徑，重新建立連接。每個(gè)無線通信設(shè)備采取無線喚醒技術(shù)，平時(shí)處于休眠狀態(tài)，而在被喚醒時(shí)則會(huì) 監(jiān)聽信道的狀況，當(dāng)偵聽到有其他無線通信設(shè)備(包括節(jié)點(diǎn)、終端機(jī)和無線收發(fā)機(jī))發(fā)出 的請求時(shí)，會(huì)及時(shí)回應(yīng)。在通信范圍內(nèi)，一個(gè)無線通信設(shè)備能同時(shí)與多個(gè)其他設(shè)備建立 連接。實(shí)施例二 本實(shí)施例與實(shí)施例一基本相同，特別之處如下如圖2所示，本發(fā)明包括安放在停車點(diǎn)內(nèi)各處的節(jié)點(diǎn)、無線收發(fā)機(jī)以及受助者 手持的終端機(jī)。節(jié)點(diǎn)與無線收發(fā)機(jī)、終端機(jī)通過各自的無線收發(fā)單元建立無線通信鏈路。無線收發(fā)機(jī)和終端機(jī)通過節(jié)點(diǎn)1中轉(zhuǎn)建立無線通信鏈路，無線收發(fā)機(jī)3和終端機(jī) 2通過節(jié)點(diǎn)1的跳轉(zhuǎn)建立無線通信鏈路，通過無線方式進(jìn)行數(shù)據(jù)和信息的交換和傳輸，一 個(gè)終端機(jī)可以按時(shí)隙分配策略和多個(gè)節(jié)點(diǎn)通信，一個(gè)節(jié)點(diǎn)也可以按時(shí)隙分配策略和多個(gè) 終端機(jī)通信。
當(dāng)自行車和終端機(jī)發(fā)生移動(dòng)時(shí)，終端機(jī)和無線收發(fā)機(jī)分別會(huì)與在自己通信范圍 內(nèi)的節(jié)點(diǎn)建立連接。節(jié)點(diǎn)可以接收到無線收發(fā)機(jī)發(fā)送過來的信息，并判斷車輛的位置。 無線收發(fā)機(jī)還可以接收到終端機(jī)發(fā)送過來的指令信息，根據(jù)控制命令完成指定任務(wù)。由于采用貼片封裝的集成電路芯片，經(jīng)過封裝無線收發(fā)機(jī)可以被固定在自行車 上，簡潔實(shí)用。每個(gè)終端機(jī)可以掛在鑰匙串上，小巧精致。相應(yīng)的每個(gè)節(jié)點(diǎn)則可以被嵌入墻體內(nèi)，天線也被內(nèi)置于墻體內(nèi)，外形美觀。如圖3所示，所述的節(jié)點(diǎn)1、終端機(jī)2和無線收發(fā)機(jī)3的電路結(jié)構(gòu)相同，其電 路結(jié)構(gòu)是一個(gè)微處理器102通過I/O 口與一個(gè)無線收發(fā)單元101、一個(gè)外部設(shè)施的接口 103、一個(gè)報(bào)警單元104及一個(gè)存儲(chǔ)單元106相連；一個(gè)電源105與所述無線收發(fā)單元 101、報(bào)警單元104和微處理器102連接，為它們提供工作電源；各個(gè)節(jié)點(diǎn)1、終端機(jī)2和 無線收發(fā)機(jī)3的電源105使用2節(jié)5號(hào)電池。由于在數(shù)據(jù)鏈路層采用了節(jié)能機(jī)制，可以 保證電池長期不用更換。如圖4所示，終端機(jī)2的正面上部的2個(gè)按鍵分別是電源開關(guān)鍵209和車輛狀態(tài) 設(shè)定鍵210。下部的3個(gè)鍵是功能鍵211。右側(cè)是外設(shè)預(yù)留位置212，上端安裝天線。 電源開關(guān)鍵控制終端機(jī)的開啟和關(guān)閉。車輛狀態(tài)設(shè)定鍵用于設(shè)定車輛的狀態(tài)(使用或停 放)。功能鍵用于對系統(tǒng)發(fā)出簡單的控制指令時(shí)使用(例如終端按鍵鎖定(防止錯(cuò)誤按 鍵)、警報(bào)提示、車輛定位)。終端機(jī)外形小巧，只有火柴盒大小，且面板上按鍵數(shù)目不 多，便于用戶使用。在節(jié)點(diǎn)、終端機(jī)和無線收發(fā)機(jī)之間需要互相傳遞信息時(shí)，接收設(shè)備通過無線收 發(fā)單元101接收信息，并通過I/O 口傳送至微處理器102。微處理器102通過對信號(hào)的 分析和處理，將有用信息儲(chǔ)存于存儲(chǔ)單元106。發(fā)送設(shè)備的微處理器102將信息通過I/O 口傳送至無線收發(fā)單元101，并將數(shù)據(jù)從天線發(fā)送出去。在必要時(shí)，微處理器102通過接口 103可以從外圍設(shè)施讀取狀態(tài)值，也可以向外 圍設(shè)施發(fā)送控制指令。通過對外圍設(shè)施的控制，可以擴(kuò)展系統(tǒng)功能，使得系統(tǒng)的用途得 到極大的擴(kuò)展和延伸。當(dāng)所述的節(jié)點(diǎn)發(fā)現(xiàn)自行車正處于危險(xiǎn)情況下時(shí)，其微處理器102與報(bào)警單元104 連接，進(jìn)行報(bào)警。同時(shí)，將警告信息發(fā)送給網(wǎng)絡(luò)內(nèi)所有的其他設(shè)備，聯(lián)合報(bào)警。當(dāng)用戶使用終端機(jī)時(shí)，用戶通過按動(dòng)車輛狀態(tài)設(shè)定鍵210或功能鍵211控制微處 理器102進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和發(fā)送，并通過終端機(jī)的無線收發(fā)單元101把信息發(fā)送出去，在無 線局域網(wǎng)中經(jīng)過一系列的無線接力后將命令信息送達(dá)無線收發(fā)機(jī)，控制信息通過無線收 發(fā)機(jī)的無線收發(fā)單元101傳送至微處理器102，根據(jù)控制命令信息指示無線收發(fā)機(jī)完成相 關(guān)指令。本系統(tǒng)采用的天線發(fā)射功率僅0.5毫瓦，符合環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)，對人體不會(huì)有任何不良 影響。而傳輸信號(hào)采用直序列擴(kuò)頻技術(shù)，具有一定的抗干擾性，可以保證通信質(zhì)量。通過按鍵203，可以發(fā)出不同的控制命令，根據(jù)預(yù)先設(shè)置定義的不同，命令的含 義會(huì)略有不同。 本系統(tǒng)使用的元器件都可以從市場上買到。
權(quán)利要求
1.一種基于無線自組網(wǎng)的校園自行車防盜系統(tǒng)，包括多個(gè)無線通信的節(jié)點(diǎn)(1)、終端 機(jī)(2)和無線收發(fā)機(jī)(3)，采用無線喚醒方式建立無線通信，組成無線局域網(wǎng)絡(luò)，其特征 在于所述的節(jié)點(diǎn)(1)固定設(shè)置于校內(nèi)各個(gè)自行車停車點(diǎn)，終端機(jī)(2)持有在用戶手中，無 線收發(fā)機(jī)(3)則預(yù)裝在自行車上；受服務(wù)者活動(dòng)區(qū)在被節(jié)點(diǎn)(1)無線通信覆蓋的范圍內(nèi) 時(shí)，受服務(wù)者持有一個(gè)終端機(jī)(2)和自行車上預(yù)裝的無線收發(fā)機(jī)(3)在探測到節(jié)點(diǎn)(1)偵 測信號(hào)后自動(dòng)加入該無線局域網(wǎng)絡(luò)，節(jié)點(diǎn)(1)、終端機(jī)(2)和無線收發(fā)機(jī)(3)通過各自的 無線收發(fā)單元建立無線通信鏈路，通過無線方式進(jìn)行數(shù)據(jù)和信息的交換和傳輸；所述的 節(jié)點(diǎn)(1)、終端機(jī)(2)和無線收發(fā)機(jī)(3)利用無線喚醒技術(shù)進(jìn)行通信，使用中在保障執(zhí)行 正常功能的情況下大幅降低功耗，從而大大延長使用壽命。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于無線自組網(wǎng)的校園自行車防盜系統(tǒng)，其特征在于所 述的節(jié)點(diǎn)(1)、終端機(jī)(2)和無線收發(fā)機(jī)(3)的電路結(jié)構(gòu)相同，其電路的結(jié)構(gòu)是一個(gè) 微處理器(102)通過I/O 口與一個(gè)無線收發(fā)單元(101)、一個(gè)外部設(shè)施的接口(103)、 一個(gè)報(bào)警單元(104)及一個(gè)存儲(chǔ)單元(106)相連；一個(gè)電源(105)與所述無線收發(fā)單元 (101)、報(bào)警單元(104)和微處理器(102)連接，為它們提供工作電源；各個(gè)節(jié)點(diǎn)(1)、 終端機(jī)⑵和無線收發(fā)機(jī)⑶的電源(105)使用2節(jié)5號(hào)電池。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于無線自組網(wǎng)的校園自行車防盜系統(tǒng)，其特征在于所 述的終端機(jī)(2)的外部結(jié)構(gòu)如下正面上部有2個(gè)按鍵分別是電源開關(guān)鍵(209)和車輛狀 態(tài)設(shè)定鍵(210)。下部有3個(gè)鍵是功能鍵(211)；右側(cè)是外設(shè)預(yù)留位置(212)，上端安裝 天線；電源開關(guān)鍵(209)控制終端機(jī)(2)的開啟和關(guān)閉；車輛狀態(tài)設(shè)定鍵(210)用于設(shè)定 車輛的狀態(tài)；功能鍵(211)用于對系統(tǒng)發(fā)出簡單的控制指令時(shí)使用。
全文摘要
本發(fā)明涉及信息傳輸和無線通信領(lǐng)域，具體是一種基于無線自組網(wǎng)的校園自行車防盜系統(tǒng)，本系統(tǒng)包括多個(gè)無線通信的節(jié)點(diǎn)、終端機(jī)和無線收發(fā)機(jī)。節(jié)點(diǎn)固定設(shè)置于校內(nèi)各個(gè)自行車停車點(diǎn)，無線收發(fā)機(jī)預(yù)裝在自行車上，手持終端則持有在用戶手中；在接到節(jié)點(diǎn)信號(hào)時(shí)，無錢收發(fā)機(jī)和手持終端自動(dòng)加入該無線局域網(wǎng)絡(luò)，節(jié)點(diǎn)、收發(fā)機(jī)和終端機(jī)通過各自的無線收發(fā)單元建立無線通信鏈路，通過無線方式進(jìn)行數(shù)據(jù)和信息的交換和傳輸。
文檔編號(hào)H04W84/18GK102025386SQ20101028960
公開日2011年4月20日 申請日期2010年9月21日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月21日
發(fā)明者尹劍翀, 張雪凡, 王張辰 申請人:上海大學(xué)