專利名稱：一種基于gnss/ntp的無線傳感器網絡信息發(fā)布裝置及方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種基于GNSS/NTP 的無線傳感器網絡信息發(fā)布裝置及方法，屬于無 線傳感網絡技術。
背景技術：
隨著無線傳感網技術發(fā)展迅猛，現(xiàn)實生活中的無線傳感網應用也越來越廣泛，各 節(jié)點和總控制中心之間能否實現(xiàn)時間同步，關系到信息采集過程中時間記錄的準確與嚴密 性。目前，在計算機與網絡應用中，比較常見的一種時間同步方法是NTP協(xié)議，它是一 種基于TCP/IP中的IP和UDP協(xié)議棧，也能被許多其它協(xié)議組使用的用于在分布式時間服 務器和客戶端之間進行時間同步的協(xié)議。NTP協(xié)議完整地定義了時間同步實現(xiàn)過程中所使 用的結構、算法、實體和協(xié)議，在計算機與網絡中的應用已經相當廣泛。同時，GNSS的發(fā)展也 使實際應用中的各個終端都追求一個更加可靠、準確的國際標準時間，來保證一個高水準 的工作效率。其中，GNSS :Global Navigation Satellite System，全球導航衛(wèi)星系統(tǒng)，其主 要用途是為船舶、汽車、飛機等運動物體進行定位導航，同時，它還有提供準確時間的授入， 進行各種精確測量等功能；NTP =Network Time Protocol，是用來使計算機時間同步化的一 種協(xié)議，它使計算機對其服務器或時鐘源做同步化，提供高精確度的時間校正；無線傳感器 網絡(艮WSN 是 wireless sensor network 的簡稱)。在現(xiàn)有技術中，無線傳感網中各節(jié)點所采用的時間是本地時鐘芯片的時間，長時 間得不到校準，就會產生偏差，時間越長，誤差就會越大。
發(fā)明內容
針對現(xiàn)有技術的不足，本發(fā)明提供一種基于GNSS/NTP的WSN信息發(fā)布裝置。本發(fā) 明還提供了一種利用本發(fā)明的裝置實現(xiàn)GNSS/NTP的WSN信息發(fā)布的方法。本發(fā)明利用NTP 協(xié)議把無線傳感網中各節(jié)點的時間都調整為同主控制中心一致的國際標準時間，保證了各 傳感器節(jié)點上的時間的準確性，在這種融合的基礎上，開發(fā)出一種信息發(fā)布與反饋裝置，用 于實驗室等場所的信息有效發(fā)布、遠程控制、各終端信息反饋等。本發(fā)明的技術方案如下一種基于GNSS/NTP的WSN信息發(fā)布裝置，其特征在于，包括GNSS接收單元101、 NTP服務器單元102、信息管理與發(fā)布單元103和信息顯示與環(huán)境信息采集單元104 ；所述 的GNSS接收單元101通過數(shù)據線與NTP服務器單元102、信息管理與發(fā)布單元103和信息 顯示與環(huán)境信息采集單元104順序連接。所述的信息管理與發(fā)布單元103包括數(shù)據處理與存儲單元201和信息發(fā)送接收單 元202 ；所述NTP服務器單元102通過數(shù)據線與數(shù)據處理與存儲單元201和信息發(fā)送接收 單元202順序連接。
所述的信息顯示與環(huán)境信息采集單元104包括信息采集單元203、數(shù)據處理與存 儲單元204、人機交互單元205、信息顯示單元206和信息發(fā)送接收單元207 ；所述的信息管 理與發(fā)布單元103通過數(shù)據線與信息發(fā)送接收單元207、數(shù)據處理與存儲單元204和信息顯 示單元206順序連接，所述的信息采集單元203通過數(shù)據線與數(shù)據處理與存儲單元204和 人機交互單元205順序相連。所述GNSS接收單元101選用GPS接收機；NTP服務器102選用通用的NTP服務器。
所述信息管理與發(fā)布單元103中的數(shù)據處理與存儲單元201選用一臺連接有顯示 器的電腦主機；信息管理與發(fā)布單元103中的信息發(fā)送接收單元202選用CC2402射頻收發(fā) 機。在信息顯示與環(huán)境信息采集單元104中，信息采集單元203為溫、濕度傳感器元 件；數(shù)據處理與存儲單元204為51單片機；人機交互單元205為鍵盤；信息顯示單元206為 LED顯示屏；信息發(fā)送接收單元207為CC2402射頻收發(fā)機。GNSS接收單元101為與其相連的NTP服務單元102提供一個國際標準時間。NTP服務器單元102，是一個嵌入了 NTP協(xié)議的服務器，它使與其相連的客戶端與 其保持時間同步，即各客戶端都保持國際標準時間，理論上精度可達到十億分之一秒。信息管理與發(fā)布單元103中的信息發(fā)送接收單元202是用來接收或發(fā)送數(shù)據信息 的，數(shù)據處理與存儲單元201進行各種數(shù)據的解析、操作、存儲等操作。信息顯示與環(huán)境信息采集單元104中，信息發(fā)送接收單元207發(fā)送或接收來自信 息管理與發(fā)布單元103的數(shù)據信息，數(shù)據處理與存儲單元204對數(shù)據進行解析、操作和存 儲，信息顯示單元206作為信息發(fā)布的終端將相應信息進行顯示，信息采集單元203采集環(huán) 境溫度、濕度等可監(jiān)控信息。人機交互單元205由人對其進行操作，發(fā)送請求信息至信息管 理與發(fā)布單元103。一種利用以上所述裝置實現(xiàn)GNSS/NTP的WSN信息發(fā)布的方法，具體步驟如下步驟一 GNSS接收單元101接收GNSS的國際標準時間的時間信息，并通過數(shù)據接 口傳輸給NTP服務器單元102，NTP服務器單元102的時間即為國際標準時間；步驟二 NTP服務器單元102利用NTP協(xié)議，將信息管理與發(fā)布單元103的時間同 步為國際標準時間，信息管理與發(fā)布單元103將國際標準時間信息轉發(fā)至各信息顯示與環(huán) 境信息采集單元104，信息顯示與環(huán)境信息采集單元104再將國際標準時間進行顯示；信息 采集單元203采集環(huán)境溫度、濕度監(jiān)控信息，并傳輸至數(shù)據處理與存儲單元204，在信息顯 示單元206進行顯示，通過信息發(fā)送接收單元207發(fā)送至信息管理與發(fā)布單元103 ；步驟三數(shù)據處理與存儲單元201發(fā)布管理信息時，將所輸入待發(fā)布信息通過數(shù) 據接口轉發(fā)至信息發(fā)送接收單元202，信息發(fā)送接收單元202將管理信息發(fā)送至信息發(fā)送 接收單元207，信息顯示與環(huán)境信息采集單元104中的數(shù)據處理與存儲單元204對數(shù)據進行 解析、運算、存儲后，轉發(fā)至信息顯示單元206顯示信息；數(shù)據處理與存儲單元201不發(fā)布管 理信息時，轉至步驟四；步驟四人機交互單元205接收到請求信息時，將請求信息傳輸至信息顯示與環(huán) 境信息采集單元104中的數(shù)據處理與存儲單元204，數(shù)據處理與存儲單元204對請求信息進 行解析、運算、存儲后將請求信息傳輸至信息發(fā)送接收單元207，信息發(fā)送接收單元207將 請求信息發(fā)送至信息發(fā)送接收單元202，信息發(fā)送接收單元202將請求信息傳輸至數(shù)據處理與存儲單元201 ；人機交互單元205沒有接收到請求信息時，轉至步驟五；步驟五循環(huán)重復以上步驟。本發(fā)明的優(yōu)點和積極效果是1、本發(fā)明融合了 GNSS、NTP、無線傳感網技術， 把GNSS的時間信息通過NTP協(xié)議嵌 入無線傳感器網絡技術中，可實現(xiàn)信息發(fā)布與管理的智能化，使信息發(fā)布與管理的應用過 程更加便捷、有效。2、本發(fā)明通過對環(huán)境信息的采集，實現(xiàn)遠程監(jiān)控，可以進一步與其他一些監(jiān)控設 施進行融合，對裝置所在場所進行一個全方位立體化的監(jiān)控，進而預防各類突發(fā)事件的發(fā)生。3、本發(fā)明的應用前景廣闊，將其應用于學生實驗室，在已發(fā)明裝置的基礎上，開發(fā) 出一款多模式軟件，如實驗模式、考試模式、項目攻關模式等，通過信息發(fā)布、采集、存儲，對 實驗室進行有效的管理和控制，在這種場景中，時間同步功能就會顯得尤為重要，能夠實現(xiàn) 最大化的公平、公正與透明。
圖1是本發(fā)明所述裝置的結構框圖；圖2是本發(fā)明所述裝置內部的結構框圖；圖3是本發(fā)明所述方法流程圖；在圖1-2中，101、GNSS接收單元；102、NTP服務器單元；103、信息管理與發(fā)布單 元；104、信息顯示與環(huán)境信息采集單元；201、數(shù)據處理與存儲單元；202、信息發(fā)送接收單 元；203、信息采集單元；204、數(shù)據處理與存儲單元；205、人機交互單元；206、信息顯示單 元；207、信息發(fā)送接收單元。
具體實施例方式以下結合附圖和實施例對本發(fā)明做詳細的說明，但不限于此。實施例1、一種基于GNSS/NTP的WSN信息發(fā)布裝置，其特征在于，包括GNSS接收單元101、 NTP服務器單元102、信息管理與發(fā)布單元103和信息顯示與環(huán)境信息采集單元104 ；所述 的GNSS接收單元101通過數(shù)據線與NTP服務器單元102、信息管理與發(fā)布單元103和信息 顯示與環(huán)境信息采集單元104順序連接。所述的信息管理與發(fā)布單元103包括數(shù)據處理與存儲單元201和信息發(fā)送接收單 元202 ；所述NTP服務器單元102通過數(shù)據線與數(shù)據處理與存儲單元201和信息發(fā)送接收 單元202順序連接。所述的信息顯示與環(huán)境信息采集單元104包括信息采集單元203、數(shù)據處理與存 儲單元204、人機交互單元205、信息顯示單元206和信息發(fā)送接收單元207 ；所述的信息管 理與發(fā)布單元103通過數(shù)據線與信息發(fā)送接收單元207、數(shù)據處理與存儲單元204和信息顯 示單元206順序連接，所述的信息采集單元203通過數(shù)據線與數(shù)據處理與存儲單元204和 人機交互單元205順序相連。所述GNSS接收單元101選用GPS接收機；NTP服務器102選用通用的NTP服務器。所述信息管理與發(fā)布單元103中的數(shù)據處理與存儲單元201選用一臺連接有顯示器的電腦 主機；信息管理與發(fā)布單元103中的信息發(fā)送接收單元202選用CC2402射頻收發(fā)機。在信 息顯示與環(huán)境信息采集單元104中，信息采集單元203為溫、濕度傳感器元件；數(shù)據處理與 存儲單元204為51單片機；人機交互單元205為鍵盤；信息顯示單元206為LED顯示屏； 信息發(fā)送接收單元207為CC2402射頻收發(fā)機。如圖2所示GNSS接收單元101接收到的時間信息發(fā)送給NTP服務器單元102 ； NTP服務器單元102將信息管理與發(fā)布單元103的時間與其同步，數(shù)據處理與存儲單元201 通過信息發(fā)送 接收單元202進行數(shù)據信息的發(fā)送與接收；數(shù)據處理與存儲單元204通過信 息發(fā)送接收單元207行數(shù)據信息的發(fā)送與接收；信息采集單元203將采集到的信息交送給 數(shù)據處理與存儲單元204，再由其進行相應處理；人機交互單元205將請求信息交送給數(shù)據 處理與存儲單元204，再由其進行相應處理；數(shù)據處理與存儲單元204把待顯示信息交送給 信息顯示單元206，由其進行信息顯示，完成信息發(fā)布。實施例2、一種利用實施例1所述的裝置實現(xiàn)GNSS/NTP的WSN信息發(fā)布的方法，具體步驟如 下步驟一 GNSS接收單元101接收GNSS的國際標準時間的時間信息，并通過數(shù)據接 口傳輸給NTP服務器單元102，NTP服務器單元102的時間即為國際標準時間；步驟二 NTP服務器單元102利用NTP協(xié)議，將信息管理與發(fā)布單元103的時間同 步為國際標準時間，信息管理與發(fā)布單元103將國際標準時間信息轉發(fā)至各信息顯示與環(huán) 境信息采集單元104，信息顯示與環(huán)境信息采集單元104再將國際標準時間進行顯示；信息 采集單元203采集環(huán)境溫度、濕度監(jiān)控信息，并傳輸至數(shù)據處理與存儲單元204，在信息顯 示單元206進行顯示，通過信息發(fā)送接收單元207發(fā)送至信息管理與發(fā)布單元103 ；步驟三數(shù)據處理與存儲單元201發(fā)布管理信息時，將所輸入待發(fā)布信息通過數(shù) 據接口轉發(fā)至信息發(fā)送接收單元202，信息發(fā)送接收單元202將管理信息發(fā)送至信息發(fā)送 接收單元207，信息顯示與環(huán)境信息采集單元104中的數(shù)據處理與存儲單元204對數(shù)據進行 解析、運算、存儲后，轉發(fā)至信息顯示單元206顯示信息；數(shù)據處理與存儲單元201不發(fā)布管 理信息時，轉至步驟四；步驟四人機交互單元205接收到請求信息時，將請求信息傳輸至信息顯示與環(huán) 境信息采集單元104中的數(shù)據處理與存儲單元204，數(shù)據處理與存儲單元204對請求信息進 行解析、運算、存儲后將請求信息傳輸至信息發(fā)送接收單元207，信息發(fā)送接收單元207將 請求信息發(fā)送至信息發(fā)送接收單元202，信息發(fā)送接收單元202將請求信息傳輸至數(shù)據處 理與存儲單元201 ；人機交互單元205沒有接收到請求信息時，轉至步驟五；步驟五循環(huán)重復以上步驟。
權利要求
1.一種基于GNSS/NTP的無線傳感器網絡信息發(fā)布裝置，其特征在于，包括GNSS接收單 元(101)、NTP服務器單元(102)、信息管理與發(fā)布單元(103)和信息顯示與環(huán)境信息采集 單元(104)；所述的GNSS接收單元(101)通過數(shù)據線與NTP服務器單元(102)、信息管理與 發(fā)布單元(10 和信息顯示與環(huán)境信息采集單元(104)順序連接。
2.如權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述的信息管理與發(fā)布單元(103)包括數(shù)據 處理與存儲單元(201)和信息發(fā)送接收單元O02)；所述NTP服務器單元(10 通過數(shù)據 線與數(shù)據處理與存儲單元(201)和信息發(fā)送接收單元(20 順序連接。
3.如權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述的信息顯示與環(huán)境信息采集單元(104) 包括信息采集單元003)、數(shù)據處理與存儲單元004)、人機交互單元005)、信息顯示單元 (206)和信息發(fā)送接收單元O07)；所述的信息管理與發(fā)布單元(103)通過數(shù)據線與信息發(fā) 送接收單元007)、數(shù)據處理與存儲單元(204)和信息顯示單元(206)順序連接，所述的信 息采集單元(20 通過數(shù)據線與數(shù)據處理與存儲單元(204)和人機交互單元(20 順序相 連。
4.如權利要求1所述的裝置，其特征在于，GNSS接收單元(101)選用GPS接收機；NTP 服務器(10 選用通用的NTP服務器。
5.如權利要求2所述的裝置，其特征在于，信息管理與發(fā)布單元(103)中的數(shù)據處理與 存儲單元O01)選用一臺連接有顯示器的電腦主機；信息管理與發(fā)布單元(103)中的信息 發(fā)送接收單元(20 選用CCM02射頻收發(fā)機。
6.如權利要求3所述的裝置，其特征在于，在信息顯示與環(huán)境信息采集單元(104)中， 信息采集單元(20 為溫、濕度傳感器元件；數(shù)據處理與存儲單元(204)為51單片機；人機 交互單元(205)為鍵盤；信息顯示單元O06)為LED顯示屏；信息發(fā)送接收單元O07)為 CC2402射頻收發(fā)機。
7.如利用權利要求1所述裝置實現(xiàn)GNSS/NTP的無線傳感器網絡信息發(fā)布的方法，其特 征在于，步驟如下步驟一 GNSS接收單元(101)接收GNSS的國際標準時間的時間信息，并通過數(shù)據接口 傳輸給NTP服務器單元(102)，NTP服務器單元(10 的時間即為國際標準時間；步驟二 NTP服務器單元(102)利用NTP協(xié)議，將信息管理與發(fā)布單元(103)的時間 同步為國際標準時間，信息管理與發(fā)布單元(103)將國際標準時間信息轉發(fā)至各信息顯示 與環(huán)境信息采集單元(104)，信息顯示與環(huán)境信息采集單元(104)再將國際標準時間進行 顯示；信息采集單元(20 采集環(huán)境溫度、濕度監(jiān)控信息，并傳輸至數(shù)據處理與存儲單元 004)，在信息顯示單元(206)進行顯示，通過信息發(fā)送接收單元O07)發(fā)送至信息管理與 發(fā)布單元(103)；步驟三數(shù)據處理與存儲單元(201)發(fā)布管理信息時，將所輸入待發(fā)布信息通過數(shù)據 接口轉發(fā)至信息發(fā)送接收單元002)，信息發(fā)送接收單元(202)將管理信息發(fā)送至信息發(fā) 送接收單元O07)，信息顯示與環(huán)境信息采集單元(104)中的數(shù)據處理與存儲單元(204)對 數(shù)據進行解析、運算、存儲后，轉發(fā)至信息顯示單元(206)顯示信息；數(shù)據處理與存儲單元 (201)不發(fā)布管理信息時，轉至步驟四；步驟四人機交互單元(205)接收到請求信息時，將請求信息傳輸至信息顯示與環(huán)境 信息采集單元(104)中的數(shù)據處理與存儲單元004)，數(shù)據處理與存儲單元(204)對請求信息進行解析、運算、存儲后將請求信息傳輸至信息發(fā)送接收單元O07)，信息發(fā)送接收單 元(207)將請求信息發(fā)送至信息發(fā)送接收單元O02)，信息發(fā)送接收單元(202)將請求信息 傳輸至數(shù)據處理與存儲單元O01)；人機交互單元(2冊)沒有接收到請求信息時，轉至步驟 五；步驟五循環(huán)重復以上步驟。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種基于GNSS/NTP的無線傳感器網絡信息發(fā)布裝置及方法，屬于無線傳感網絡技術。本發(fā)明利用NTP協(xié)議把無線傳感網中各節(jié)點的時間都調整為同主控制中心一致的國際標準時間，保證了各傳感器節(jié)點上的時間的準確性，在這種融合的基礎上，開發(fā)出一種信息發(fā)布與反饋裝置，用于實驗室等場所的信息有效發(fā)布、遠程控制、各終端信息反饋等。
文檔編號H04L29/08GK102131282SQ201110059269
公開日2011年7月20日 申請日期2011年3月11日 優(yōu)先權日2011年3月11日
發(fā)明者任玉鑫, 孟祥沾, 朱衍波, 解春柳, 邢建平, 高亮 申請人:山東大學