【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及蓝牙无线组网技术、手势识别技术、uwb定位技术和生物学等相关领域，具体涉及到一种基于半机械生物的分布式传感器网络系统。
技术介绍
1、昆虫是地球上最古老的动物之一，一些体型较小的昆虫却表现出惊人的运动能力。随着科技的发展，微型仿生机器人逐渐被开发并用于搜索和救援。然而大多数微型机器人功能单一，无法适应复杂地形。此外，微型机器人也面临着能源供应不足的问题。半机械昆虫是指将电子设备与活昆虫或器官相结合的半机械昆虫。利用昆虫作为载体动物，配备用于神经刺激的从设备发出电刺激使得神经和肌肉产生兴奋，直接控制昆虫的运动。这种半机械昆虫体积小，具有出色的运动能力，可以应对复杂环境。此外，由于它们的运动控制主要通过神经、肌肉和感觉部位的电刺激控制，搭载的电子设备功耗相对较低，所以半机械昆虫能支持多个小时或更长时间的操作。然而单个机器人系统具有容错性差，搜索范围狭窄的问题。
2、单独使用多个机器人进行数据采集处理时不具备分部式特征，无法完成多源信息融合和数据同步。分布式传感器网络有多个数据通路，在任意时刻，传感器节点与中央节点连接，建立信息同步机制，形成星形拓扑结沟。合适的组网形式是实现分布式传感器网络的关键，大部分传统组网方式功耗大，成本高，存在一定的局限性。采用蓝牙微微网进行无线组网，具有配网速度快、稳定性高、成本低，低功耗的优点。通过使用分布式传感器网络数据处理方法，半机械昆虫可以采集多个节点和多种数据信息。节点间具有很强的协同能力，数据的传输具有灵活性，对环境的感知能力强。将分布式网络应用在半机械昆虫领域实现协同
技术实现思路
1、为解决上述问题，本专利技术公开了一种基于半机械生物的分布式传感器网络系统。所述系统由电脑上位机、中央设备、从设备一、从设备二、从设备三、标签设备一、标签设备二、标签设备三以及定位系统九部分组成。电脑上位机通过visa串口与中央设备连接。中央设备与从设备一、从设备二以及从设备三连接，通过蓝牙无线通信。从设备一与标签设备一连接。从设备二与标签设备二连接。从设备三与标签设备三连接。从设备与标签设备通过uart实现数据收发。标签设备一、标签设备二以及标签设备三与定位系统通过uwb技术无线连接。实现了多个机器人节点同时采集不同数据信息。解决了的单机系统容错性差，以及单个机器人搜索范围狭窄的问题。实现了三个标签同时与三个基站测距。超宽带无线通信定位精度高、传输速率高，解决了其他无线通信抗干扰能力差的问题。
2、技术方案：所述中央设备由蓝牙微控制器、按键模块、手势识别模块、射频通信模块、天线一、oled模块和usb通讯模块组成。按键模块与蓝牙微控制器单向连接，用于开启手势识别功能；手势识别模块与蓝牙微控制器双向连接，用于配置手势识别传感器和采集手势识别数据；oled模块与蓝牙微控制器单向连接，用于显示手势识别的结果；usb通讯模块与蓝牙微控制器双向连接，用于向上位机转发中央设备接收的传感器数据、传输上位机发送给中央设备的指令以及供电；蓝牙微控制器与射频通讯模块双向连接，射频通讯模块与天线一双向连接，天线一为铜质螺旋天线。天线一与平板天线一、平板天线二以及平板天线三双向连接，上述若干平板天线为定向平板天线，用于传输中央设备发送给若干从设备的指令以及接收若干从设备发送给中央设备的传感器数据。
3、所述从设备一由无线微控制器一、低频晶振模块一、复位电路模块一、串口通信模块一、稳压模块一、电源模块一、传感器模块一、脉宽调制模块一、射频通信模块一和平板天线一组成；从设备二由无线微控制器二、低频晶振模块二、复位电路模块二、串口通信模块二、稳压模块二、电源模块二、传感器模块二、脉宽调制模块二、射频通信模块二和平板天线二组成；从设备三由无线微控制器三、低频晶振模块三、复位电路模块三、串口通信模块三、稳压模块三、电源模块三、传感器模块三、脉宽调制模块三、射频通信模块三和平板天线三组成。无线微控制器一、无线微控制器二、无线微控制器三为蓝牙芯片。无线微控制器一与传感器模块一通过adc接口单向连接，adc接口用于将采集到的烟雾浓度数据传输给从设备一。无线微控制器二与传感器模块二通过iic接口双向连接，iic接口用于配置图像传感器并将采集到的图像数据传输给从设备二。无线微控制器三与传感器模块三通过adc接口单向连接，adc接口用于将采集到的音频数据传输给从设备三。
4、无线微控制器一与低频晶振模块一、复位电路模块一、脉宽调制模块一单向连接。无线微控制器二与低频晶振模块二、复位电路模块二、脉宽调制模块二单向连接。无线微控制器三与低频晶振模块三、复位电路模块三、脉宽调制模块三单向连接。上述低频晶振模块为无线微控制器提供时钟信号。复位电路模块用来使电路恢复到起始状态。脉宽调制模块用于将昆虫刺激指令转化为相应的电刺激脉冲施加在昆虫的刺激点位上。无线微控制器一与稳压模块一相连接，稳压模块一与电源模块一相连接。无线微控制器二与稳压模块二相连接，稳压模块二与电源模块三相连接。无线微控制器三与稳压模块三相连接，稳压模块三与电源模块三相连接。上述4v的锂电池电源模块通过稳压模块转换成3.3v电压，用于向从设备供电。无线微控制器一与射频通信模块一双向连接，射频通讯接口一与平板天线一双向连接。无线微控制器二与射频通信模块二双向连接，射频通讯接口二与平板天线二双向连接。无线微控制器三与射频通信模块三双向连接，射频通讯接口三与平板天线三双向连接。无线微控制器一与串口接收模块一相连，串口接收模块一与串口发送模块一相连。无线微控制器二与串口接收模块二相连，串口接收模块二与串口发送模块二相连。无线微控制器三与串口接收模块三相连，串口接收模块三与串口发送模块三相连。串口发送模块通过串口接收模块向从设备传输相应标签设备采集的角度数据和距离数据。
5、所述标签设备一由串口发送模块一、stm32微控制器模块一、陀螺仪一、超宽带定位模块一组成。标签设备二由串口发送模块二、stm32微控制器模块二、陀螺仪二、超宽带定位模块二组成。标签设备三由串口发送模块三、stm32微控制器模块三、陀螺仪三、超宽带定位模块三组成。stm32微控制器一通过iic接口与相应陀螺仪一双向连接，通过spi接口与超宽带定位模块一双向连接；stm32微控制器二通过iic接口与相应陀螺仪二双向连接，通过spi接口与超宽带定位模块二双向连接；stm32微控制器三通过iic接口与相应陀螺仪三双向连接，通过spi接口与超宽带定位模块三双向连接。iic接口用于对陀螺仪进行配置，并将陀螺仪采集的角度数据传输给stm32微控制器。spi接口用于将超宽带定位模块采集的距离数据传输给stm32微控制器。超宽带定位模块一、超宽带定位模块二以及超宽带定位模块三与三个基站双向连接，通过twr算法计算定位模块和三个基站的距离。stm32微控制器一与串口发送模块一单向连接；stm32微控制器二与串口发送模块二单向连接；stm32微控制器三与串口发送模块三单向连接。所述定位系统由基站一、基站二和基站三组成。每个基站由电源模块本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于半机械生物的分布式传感器网络系统,所述分布式传感器网络系统包括电脑上位机、中央设备、从设备一、从设备二、从设备三、标签设备一、标签设备二、标签设备三以及定位系统;电脑上位机通过VISA串口与中央设备连接;中央设备与从设备一、从设备二以及从设备三连接，通过蓝牙组网无线通信;从设备一与标签设备一连接;从设备二与标签设备二连接;从设备三与标签设备三连接;从设备与标签设备通过UART实现数据收发;标签设备一、标签设备二以及标签设备三与定位系统通过UWB技术无线连接,其特征在于：
2.根据权利要求1所述的一种基于半机械生物的分布式传感器网络系统，
3.根据权利要求1所述的一种基于半机械生物的分布式传感器网络系统，
4.根据权利要求1所述的一种基于半机械生物的分布式传感器网络系统，
5.根据权利要求1所述的一种基于半机械生物的分布式传感器网络系统，
6.根据权利要求1所述的一种基于半机械生物的分布式传感器网络数据处理方法，其特征在于：包括中央设备数据转发和传感器数据采集及显示的实现方法和多标签系统角度以及距离数据采集的实
7.根据权利要求6所述的一种基于半机械生物的分布式传感器网络数据处理方法，其特征在于：所述中央设备数据转发和传感器数据采集及显示的实现方法具体包括以下：
8.根据权利要求6所述的一种基于半机械生物的分布式传感器网络数据处理方法，其特征在于：所述包括多标签系统角度以及距离数据采集的实现方法，包括以下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种基于半机械生物的分布式传感器网络系统,所述分布式传感器网络系统包括电脑上位机、中央设备、从设备一、从设备二、从设备三、标签设备一、标签设备二、标签设备三以及定位系统;电脑上位机通过visa串口与中央设备连接;中央设备与从设备一、从设备二以及从设备三连接，通过蓝牙组网无线通信;从设备一与标签设备一连接;从设备二与标签设备二连接;从设备三与标签设备三连接;从设备与标签设备通过uart实现数据收发;标签设备一、标签设备二以及标签设备三与定位系统通过uwb技术无线连接,其特征在于：
2.根据权利要求1所述的一种基于半机械生物的分布式传感器网络系统，
3.根据权利要求1所述的一种基于半机械生物的分布式传感器网络系统，
4.根据权利要求1所述的一种基于半机械生物的分布式传感器网络系统，
5.根据权利要求1所述的一...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨波，李天成，袁美松，黄鑫，孙开轩，周鸿敏，武荣泽，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：
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