本发明专利技术涉及一种传感器装置或传感器节点和控制传感器装置工作的方法，其中传感器装置包括至少一个自主流传输模块，且其中探测自主流传输模块的预定内部事件或来自至所述自主流传输模块的智能外壳的接口处的流传输数据的预定外部事件，并且响应于所述探测控制所述自主流传输模块的所述智能外壳之内的部件或子系统的工作模式。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种用于在传感器网络，例如但不限于身体传感器网络中收集传感器 数据的传感器装置和方法。
技术介绍
长期以来，一直重视在长时间内和日常生活中从人收集医学信息的益处。近年来， 很多研究组一直在研究身体传感器网络(BSN)。这些网络是在身体周围，甚至身体内部署并 通过数字无线电链路传输其数据的多个传感器或感测装置或感测节点。于是，每个传感器 应当分立且尽可能小。当前已知有很多协议意图作为用于“低功率”网络的协议，因此可能适于BSN。 在 IEEE Std 802. 15.4-2006 Part 15. 4 =Wireless Medium Access Control(MAC) and Physical Layer(PHY)Specifications for Low-Rate WirelessPersonal Area Networks(LR-WPANs) ” 以及 Wei Ye 等人的S-MAC :AnEnergy-Efficient MAC Protocol for Wireless Sensor Networks”中描述了这种协议的范例。从其自身属性而言，BSN是 一种移动网络，例如可以佩戴在身体上或植入身体中。此外，可以提供接入装置或“对照 (collating)”装置，其从传感器节点收集数据且也可以佩戴在身体上。功耗是大多数无线传感器网络应用中的重要问题。例如，在个人健康监测中，可佩 戴的和植入的传感器节点装备有非常小的电池，需要在长时间内可工作。尽管应用特性可 能在操作传感器节点的方式方面是不同的，但共同的要求是工作模式有能量效率。由于传 感器节点的架构对功耗有很大影响，因此需要作出适当选择以满足严格的要求。另一个要 求是可靠性。如果节点用于生物医学监测中，即使具有不可预知的硬件行为，它们也需要能 可靠地工作。近来，很多无线传感器节点面市以满足新兴应用不断增长的需要。除了部件(例 如，处理器、无线电设备、模数转换器(A/D))创新之外，大部分无线传感器节点是以传统 方式构造的，其中，控制处理单元(CPU)或直接内存存取(DMA)装置负责到或者来自外 围设备的数据传输。作为范例，B. Calhoun等人在IEEE Trans, on Computers, Vol. 54, No. 6,2005 年 6 月的文章Design Considerations for Ultra-low Energy Wireless Microsensornodes”中描述了用具有独立电压和频率岛(island)的模块构建的基于DMA的 传感器节点，以改善总体能量效率。当缓冲区满时产生的事件用于触发相关联模块的工作。 尽管使用DMA在移动数据方面比CPU更有能量效率，但两种方法都有很多相关的缺点。第一，缺少可预测性，这是因为如下事实CPU和DMA装置是基于中断工作的共享 装置，这使得在可能丢失服务请求的意义上它们在本质上是不可预测的。这种缺少可预测 性甚至可以导致对关键事件的非实时响应，对于实时报警应用而言这是不可接受的。在所 提出的专利技术中，消除了数据传输中的任何不可预测性，使得整个系统更加鲁棒。第二，从部件之间数据传送的角度来讲产生了传输开销，CPU或DMA装置连同其附 带的操作协议导致开销，实质上降低了能量效率。第三，缺少硬件可扩展性，这是因为如下事实DMA装置是中心共享资源，在传感 器节点需要改变具有显著不同性能要求的工作模式和/或处理来自多个传感器单元的多 个数据流时，主要由于DMA通道数量有限的原因，DMA装置不容易扩展。第四，程序设计的复杂性，这是因为如下事实从应用程序设计员的角度来讲， (重新)配置DMA装置和/或外围装置不是简单的任务，可能导致非最佳工作模式。此外， 对于能量效率而言，在部件暂时不需要时将其关闭可能是极为有利的。令人遗憾的是，这 常常需要很大量的程序设计工作(因此，有时甚至完全被忽略)，因为由于内在的唤醒时间 (与例如加电和/或稳定化有关)的原因，唤醒部件并不是简单的小事，需要以某种方式在 应用程序中将唤醒时间加以考虑。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种改进的传感器架构和感测方法，通过利用无线传感器 节点中部件间的数据流特性来减轻或防止所提到的缺点。这一目的是通过权利要求1所述的传感器装置或权利要求11所述的方法实现的。因此，可以提供“自主”数据传输机构，其避免使用CPU或DMA装置，因此提供了最 小功耗。此外，可以实现自主唤醒和/或休眠机构，其中根本不涉及CPU，因此也减小了程序 设计的复杂性。通过引入将具有简单而统一的程序员接口(例如打开、关闭、读、写、输入/ 输出控制)的自主流传输模块，便于软件(驱动程序)的可移植性且自动系统生成是可能 的。于是，所提出的基于自主流传输模块的系统架构提供了有能量效率的无线传感器节点 整合(integration)。可以由封装在智能外壳中的子系统或部件构建自主流传输模块，智能 外壳探测预定内部事件或来自流传输数据的事件，并控制子系统或部件的活动。流传输范 式允许子系统以最低可能开销彼此通信，由此改善系统级的功率效率。除此之外，所提出的 方案增强了系统级性能的可预测性，降低了程序设计的复杂性并表现出更好的硬件可扩展 性。控制单元可以适于基于计时器产生的内部事件控制部件或子系统的工作模式，使 得子系统或部件工作模式或工作状态独立于时间的控制成为可能。此外，可以提供一种共享的控制总线和基于连接的流传输通道，所述共享的控制 总线用于配置和监测所述部件或子系统，所述流传输通道用于在可提供的至少一个自主流 传输模块的部件或子系统之间传输数据。由此，可以将流传输通信与控制信令分开。智能外壳可以包括控制单元、适于基于流内容产生所述外部事件的流通信端口和 适于解释所产生的外部事件的本地管理器。这种模块化和自主拓扑结构使得传感器节点有 能量效率的工作。在特定范例中，本地管理器可以包括工作控制器，用于基于所探测事件和 所述部件或子系统的状态中的至少一个控制所述工作模式。此外，可以在所述至少一个自主流传输模块的一个中提供流传输通信子系统，所 述流传输通信子系统包括交换网络和连接调度器，其中所述连接调度器适于控制所述交换 网络以基于提供给所述连接调度器的控制信息提供连接。由此，可以通过控制和状态总线 预先配置流传输连接。传感器节点的控制单元可以包括至少一个通信端口，用于提供至部件或子系统的 通信链路。此外，可以提供流接口模块，所述流接口模块包括在流传输通道一侧的输入寄存 器和在所述子系统或部件一侧的输出寄存器以及事件探测器，所述事件探测器用于基于所 述输入和输出寄存器中的至少一个的内容发送事件。于是，可以基于输入和输出寄存器中 的流传输数据产生事件信号。所述至少一个控制单元可以适于从激活模式、待机模式和休眠模式中选择所述工 作模式。例如，可以通过控制部件或子系统的电源和时钟供应来实现工作模式的设置。下面限定其他有利的实施例。附图说明现在将通过举例的方式，基于实施例并参考附图描述本专利技术，附图中图1示出了带有传感器网络和对照装置的示意性人体；图2示出了根据实施例的无线传感器架构的示意方框图；图3A到3D示出了根据实施例的无线传感器架构中的示范性信息流本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于传感器网络中的传感器装置（１１０），所述传感器装置包括：ａ）至少一个自主流传输模块，每个所述自主流传输模块具有封装在智能外壳中的部件或子系统（２０２）；以及ｂ）至少一个控制单元（２０１，２０４；３０１，３０４），用于探测所述自主流传输模块的预定内部事件或来自至所述智能外壳的接口处的流传输数据的预定外部事件，并用于响应于所探测到的事件来控制所述部件或子系统（２０２）的工作模式。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】EP 2008-1-28 08150716.2一种用于传感器网络中的传感器装置(110)，所述传感器装置包括a)至少一个自主流传输模块，每个所述自主流传输模块具有封装在智能外壳中的部件或子系统(202)；以及b)至少一个控制单元(201，204；301，304)，用于探测所述自主流传输模块的预定内部事件或来自至所述智能外壳的接口处的流传输数据的预定外部事件，并用于响应于所探测到的事件来控制所述部件或子系统(202)的工作模式。2.根据权利要求1所述的传感器装置，其中，所述控制单元(201)适于基于由计时器 (203)产生的内部事件来控制所述部件或子系统(202)的所述工作模式。3.根据权利要求1或2所述的传感器装置，还包括共享的控制总线(10)和基于连接的 流传输通道(30)，所述共享的控制总线(10)用于配置和监测所述部件或子系统(202)，所 述流传输通道(30)用于在所述至少一个自主流传输模块的部件或子系统(202)之间传输 数据。4.根据权利要求1或2所述的传感器装置，其中，所述智能外壳包括所述控制单元 (201 ；301)、适于基于流内容产生所述外部事件的流通信端口(205)和适于解释所述产生 的外部事件的本地管理器(204)。5.根据权利要求4所述的传感器装置，其中，所述本地管理器(204)包括工作控制器 (2043)，用于基于所探测事件和所述部件或子系统(202)的状态中的至少一个来控制所述 工作模式。6.根据权利要求1或2所述的传感器装置，其中，在所述至少一个自主流传输模块的 一个中提供流传输通信子系统，所述流传输通信子系统包括交换网络(303)和连接调度器 (302)，其...
【专利技术属性】
技术研发人员：JL范梅尔贝尔亨，AA阿博，MT贝内布鲁克，OA桑塔纳阿奈斯，L伊瑟伯特，
申请(专利权)人：皇家飞利浦电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：NL[荷兰]
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