藍牙無線感測器主要包括兩大模組：感測器模組(SensorModule)和藍牙無線模組(BluetoothModule)：前者主要用於進行現場信號的數據採集，將現場信號的模擬量轉化為數字量，並完成數字量的變換和存儲。後者運行藍牙無線通信協定，使得感測器設備滿足藍牙無線通信協定規範，並將現場數據通過無線的方式傳送到其它藍牙設備當中。兩模組之間的任務調度、相互通信，以及同上位機通信的流程由控制程式控制完成。控制程式包含一種調度機制，並通過訊息傳遞的方式完成模組間的數據傳遞以及同其它藍牙設備的通信，從而完成整個藍牙無線系統的功能。
基本介紹
- 中文名：藍牙感測器
- 外文名：Bluetooth sensor
- 簡介：一種短距無線通信的技術規範
- 網路構建：預處理和傳輸等工作
- 網路模型：把信號輸入到終端
簡介,網路構建,網路模型,節點定位,
簡介
藍牙是一種短距無線通信的技術規範。由於藍牙具有工作在2.4GHz的ISM（industrial，scientific and medi-cal）頻段；可以同時傳輸語音和數據；有很好的抗干擾能力和低功耗等特點。採用藍牙技術構建由固定感測器節點組成的藍牙感測器網路，是無線感測器領域內一個新興的研究方向，可以在一些特殊的場合實現信息的採集、處理和傳送。
網路構建
整個藍牙感測器網路由若干藍牙感測器節點和監控主機組成，其中，無線感測器節點分布於需要監測的廣場四周，執行數據採集、預處理和傳輸等工作；監控主機放置在智慧型小車內，通過藍牙模組與感測器節點通信。
網路模型
為了把信號輸入到終端，採用了藍牙，而沒有採用有線、紅外和光等進行傳輸信號，原因在於它最適合短距離無線低功率通信，用它組建的感測器網路被稱為藍牙感測器網路。
為了對藍牙感測器網路進行直觀的說明，構建了藍牙感測器網路模型。藍牙感測器網路模型基於鄰近組網的原則，2個彼此靠近到一定程度的藍牙感測器可以自發地由藍牙模組建立通信連結。藍牙組網時最多可以有256個藍牙設備單元連線起來組成微微網（Piconet），其中，1個主節點和7個從節點處於工作狀態，而其他節點則處於空閒模式。主節點負責控制異步無連線（asynchronous connec-tionless，ACL）連結的頻寬，並決定微微網中的每個節點可以占用多少頻寬及連線的對稱性。從節點只有被選中時才能傳送數據，即從節點在發射數據前必須接受輪詢。微微網路之間可重疊交叉，從設備單元可以共享。由多個相互重疊的微微網組成的網路稱為散射網（Seatternet）。
用於廣場環境監測的感測器網路是由預先放置在廣場四周的感測器節點組成微微網，各微微網組成散射網。其網路通信體系結構如圖1所示。節點具有感測、信號處理和無線通信功能，它們既是信息包的發起者，也是信息包的轉發者。通過網路自組織和多跳路由，將數據向監控傳送。
節點定位
節點定位機制是指依靠有限的位置已知節點，確定布設區中其他節點的位置，在感測器節點間建立起空間關係的機制。在大多數情況下，只有結合位置信息，感測器網路獲取的數據才有實際意義。另外，對藍牙感測器網路協定的研究也要利用節點的位置信息。在網路層，因為藍牙感測器網路節點無全局標誌，設計了基於節點位置信息的路由算法；在套用層，根據節點位置，藍牙感測器網路系統可以智慧型地選擇一些特定的節點來完成任務，從而降低整個系統的能耗，提高系統的存活時間。
由於設計的藍牙感測器網路系統中各個感測器節點位置固定，可以採用基於測距的節點定位機制。通過測量節點問點到點的距離，使用最大似然估計法計算節點位置。基於測距定位機制要求2個節點具有測量相互間距離的能力。採用了TDOA（time difference on arrival）：測距技術。在節點上安裝超音波收發器和藍牙收發器。測距時，在發射端，2種收發器同時發射信號，利用聲波與電磁波在空氣中傳播速度的巨大差異在接收端通過記錄2種不同信號到達時間的差異，基於已知信號傳播速度，直接把時間轉換為距離。該技術的測距精度可達到厘米級，但受限於超音波傳播距離有限和非視距（NLOS）問題對超音波信號的傳播影響。
