專利名稱：用于通過計算機網(wǎng)絡從傳感器傳送數(shù)據(jù)的方法和設備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于通過計算機網(wǎng)絡從傳感器傳送數(shù)據(jù)的方 法、 一種用于通過計算機網(wǎng)絡從傳感器傳送數(shù)據(jù)的設備和一種計算 機程序產(chǎn)品。該方法包括以下步驟從傳感器接收代表物理量的信 號；對信號進行編碼；將信號轉(zhuǎn)換成消息；以及通過計算機網(wǎng)絡傳 輸消息。該設備包括用于從傳感器接收代表物理量的信號的裝置； 用于將信號轉(zhuǎn)換成消息的裝置；以及用于通過計算機網(wǎng)絡傳輸 >'肖,包、 的裝置。該計算機程序產(chǎn)品包括計算機可用介質(zhì)，該計算機可用介 質(zhì)包括計算機可讀程序，其中該計算機可讀程序當在計算機上執(zhí)行 時使計算機從傳感器接收代表物理量的信號、對信號進行編碼、將 信號轉(zhuǎn)換成消息以及通過計算機網(wǎng)絡傳輸消息。
背景技術(shù)：
傳感器是一種測量物理量并且將它轉(zhuǎn)換成可以由觀測者或者由 儀器讀取的信號的器件。傳感器具有以一種形式檢測參數(shù)并且以另 一形式(通常是電信號或者數(shù)字信號)報告該參數(shù)的能力，考慮到 這一點，傳感器在本領(lǐng)域中有時稱為"換能器"。
業(yè)界和制造商致力于開發(fā)用于傳感器連通性的聯(lián)網(wǎng)(優(yōu)選為無線 的)系統(tǒng)以增強自動化和降低生命周期成本。另外，軍方致力于開發(fā) 這樣的聯(lián)網(wǎng)傳感器以改善基于條件的維護。傳感器互操作性在諸如 遠程監(jiān)視、情形認知或者稱為傳感器網(wǎng)的地理信,包、系統(tǒng)這樣的應用中也發(fā)揮著關(guān)鍵作用。傳感器網(wǎng)是指空間分布式傳感器平臺即所謂 的密集群(pod)的無定形架構(gòu)，這些空間分布式傳感器平臺相互無 線地通信以有助于環(huán)境監(jiān)—見和控制。
用于傳感器對接的普遍業(yè)界標準被定義為IEEE 1451.2。智能傳 感器(即除了實際換能器之外還包括通信和信號處理功能的器件) 通常構(gòu)建在這些標準上。已知IEEE 1451標準的如下高級實現(xiàn)，這 些高級實現(xiàn)支持根據(jù)萬維網(wǎng)聯(lián)盟(W3C)標準和諸如HTTP或者 SOAP之類的推薦標準而對傳感器數(shù)據(jù)進行傳輸。 一種這樣的實現(xiàn)由 美國國家標準與技術(shù)研究院(National Institute of Standards and Technology)在2006年12月的OMG-Robotics工作組會議上公布。 具體可參考http:〃robotics.omg.org/docs/robotics2006-12-Washington.pdf 的摘要第72-94頁。
該已知解決方案的弊端在于它無法在單個網(wǎng)絡消息中傳送傳感 器數(shù)據(jù)和應用數(shù)據(jù)。這使得難以將傳感器數(shù)據(jù)的傳輸并入到具有多 個交互應用的復雜解決方案架構(gòu)中。因此，本發(fā)明的一個目的在于 提出 一種使用現(xiàn)有技術(shù)的網(wǎng)絡協(xié)議來進行傳感器數(shù)據(jù)傳輸?shù)母倪M方 式。

發(fā)明內(nèi)容
這一目的通過一種用于通過計算機網(wǎng)絡從傳感器傳送數(shù)據(jù)的方 法、 一種用于通過計算機網(wǎng)絡從傳感器傳送數(shù)據(jù)的設備和 一種計算 機程序產(chǎn)品來實現(xiàn)。該方法包括以下步驟從傳感器接收代表物理 量的信號；對信號進行編碼；將信號轉(zhuǎn)換成消息；以及通過計算機 網(wǎng)絡傳輸消息。該設備包括用于從傳感器接收代表物理量的信號 的裝置；用于將信號轉(zhuǎn)換成消息的裝置；以及用于通過計算機網(wǎng)絡 傳輸消息的裝置。該計算機程序產(chǎn)品包括計算機可用介質(zhì)，該計算 機可用介質(zhì)包括計算機可讀程序，其中該計算機可讀程序當在計算 機上執(zhí)行時使計算機從傳感器接收代表物理量的信號、對信號進行 編碼、將信號轉(zhuǎn)換成消息以及通過計算機網(wǎng)絡傳輸消息。
5本發(fā)明的主要思想在于借助網(wǎng)絡消息報頭來傳輸傳感器數(shù)據(jù)。 報頭是指在網(wǎng)絡消息的開頭放置的補充數(shù)據(jù)。報頭傳統(tǒng)上用來存儲 和傳輸用于消息處理的信息。
借助上述方法，傳感器數(shù)據(jù)可以與消息主體中包含的應用數(shù)據(jù) 一起傳送。消息主體在本領(lǐng)域中有時稱為"有效載荷，，，是指跟隨在 消息報頭之后的數(shù)據(jù)。
可以從從屬權(quán)利要求和以下描述中總結(jié)出本發(fā)明的更多發(fā)展。


在下文中將參照附圖進 一 步說明本發(fā)明。
根據(jù)本發(fā)明 一 個實施例，為了通過計算機網(wǎng)絡傳送傳感器數(shù)據(jù)， 先從傳感器接收代表物理量的信號。然后，通過將信號編碼到消息 報頭中并且將這一報頭與給定或者生成的消息主體組合來將信號轉(zhuǎn) 換成消息。最后，通過計算機網(wǎng)絡傳輸所得消息。
圖1示意地示出了根據(jù)本發(fā)明一個實施例的用于通過計算機網(wǎng) 絡傳送傳感器數(shù)據(jù)的方法。
圖2示出了根據(jù)本發(fā)明一個實施例的軟件程序傳輸?shù)腍TTP請 求的一個例子。
圖3示出了根據(jù)本發(fā)明一個實施例傳輸?shù)腟IP INVITE請求的一
個例子。
圖4示出了根據(jù)本發(fā)明一個實施例傳輸?shù)腟OAP消息的一個例子。
具體實施例方式
在下文中參照圖1通過例子闡述根據(jù)本發(fā)明的方法。 出于說明的目的，假設給出的例子的實施例采用軟件程序的形
式。理解到替代實施例可以采用硬件設備或者軟件組件和硬件組件
的組合的形式。
在第一步驟101中，軟件程序接收代表從鄰近傳感器(proximitysensor)到目標對象的距離的信號。在給出的例子中，信號采用電壓 的形式?？梢詢H在一組離散的時間上定義電壓；在這一情況下，信 號稱為時間序列。取而代之，電壓可以是連續(xù)時間的信號。此外， 信號可以是模擬的或者數(shù)字的，這主要依賴于所用傳感器的類型。
在步驟102中，程序?qū)⒉襟E101的信號編碼到第一消息報頭中。 按照已編碼的形式，第一消息報頭通常包括步驟101的物理量的絕 對度量。這一絕對度量可以由可用傳感器的如下信息進行補充，該 信息比如是測量單位、精確度、誤差裕度、置信水平、分辨率或者 滿量程。這樣的信息可以用來表明設計容差，也就是測量的物理量 的允許變化的限度。例如，在假設對稱容差的情況下，可以以"2.743 +/-0.001米"的形式對源于距離傳感器的信號進行編碼。
優(yōu)選地，步驟102的編碼得到用于在所得文本消息中使用的文 本表示。根據(jù)下層網(wǎng)絡協(xié)議，這樣的文本消息可以采取HTTP請求 或者響應、會話發(fā)起協(xié)議請求或者響應(會話發(fā)起協(xié)議^SIP ) 、 SOAP 消息或者根據(jù)稱為"表示狀態(tài)傳送"的架構(gòu)類型的消息的形式。
在步驟103中，為了允許接收方識別始發(fā)傳感器，圖1的實施 例將傳感器標識編碼到第二消息報頭中。為了在無有效集中協(xié)調(diào)的 情況下保證接收方對傳感器的明確識別，該標識可以采取通用唯一 標識符(UUID)的形式。UUID是由開放軟件基金會作為分布式計 算環(huán)境的 一部分而標準化的在軟件構(gòu)造中使用的標識符標準。使用 UUID作為傳感器標識所帶來的一個優(yōu)點在于接收方能夠?qū)⒔邮盏?傳感器數(shù)據(jù)組合到單個數(shù)據(jù)庫中而無需解決名稱沖突。UUID記載在 ITU-T Rec. X. 667 | ISO/IEC 9834-8: 2005中。IETF已經(jīng)公布在技術(shù) 上與ITU-T Rec. X. 667 | ISO/IEC 9834-8等效的提案標準RFC 4122。
在步驟104中，為了向接收方表明由傳感器遞送的信息類型， 圖1的實施例將類標識編碼到第三消息報頭中。該類標識包括對步 驟101的物理量如溫度、速度、壓力或者電壓的描述。在鄰近傳感 器要求從已知距離開始累積遞增測量變化的情況下，類標識還包括 傳感器的操作條件如電流狀態(tài)。最后，類標識表明消息的數(shù)據(jù)格式，特別是步驟101至103的消息報頭的數(shù)據(jù)格式。取代了在第三消息 報頭中顯式地包括這些數(shù)據(jù)，替代實施例可以僅提供數(shù)值的或者符 號的類標識并且要求接收方通過查詢公共目錄或者中央傳感器的類
數(shù)據(jù)庫來解析它。IEEE 1451標準提供了這樣的目錄的例子。
在步驟105中，為了向人類接收方提供關(guān)于其中所含消息或者 傳感器數(shù)據(jù)的更多信息，圖1的實施例將注釋編碼到第四消息報頭 中。注釋通常以人類可讀形式來傳輸并且可以包括關(guān)于步驟101的 物理量的語義信息。對位于藝術(shù)博物館中的鄰近傳感器而言，示例 注釋是"與蒙娜麗莎油畫的距離"。
理解到在步驟102至105中處理的信息可以代之以存儲于一組 不同的消息報頭中或者壓縮成單個消息報頭而不脫離本發(fā)明的精 神。在更多步驟(未示出)中，可以對一些或者所有消息報頭進行 加密以供傳輸。傳輸層安全性及其前身安全套接層是普遍用于對 HTTP ^青求和響應進行加密的加密協(xié)議的例子。
在步驟106中，程序根據(jù)下層網(wǎng)絡協(xié)議將步驟102至105的消 息報頭與包括用于與傳感器數(shù)據(jù) 一 起傳送的應用數(shù)據(jù)的消息主體組 合，得到完整的自包含(self-contained)消息。步驟102至105中的 編號所提示的消息報頭順序并不限于所得;肖息結(jié)構(gòu)?？梢匀我獾刈?動報頭順序而不違背本發(fā)明的精神。
最后，在步驟107中，程序通過計算機網(wǎng)絡傳輸步驟106的所 得消息。傳輸利用傳輸控制協(xié)議、用戶數(shù)據(jù)報協(xié)議、流控制傳輸協(xié) 議或者適合于下層網(wǎng)絡的任何其它傳輸協(xié)議。
圖2示出了根據(jù)本發(fā)明一個實施例的軟件程序傳輸?shù)腍TTP請 求200的一個例子。在這一情況下，使用HTTP報頭和消息報頭協(xié) 議單元來代表根據(jù)圖1的步驟102至105的消息報頭。相應的規(guī)范 定義了多個HTTP報頭本身，并且還通過使用新的HTTP字段名稱 協(xié)議單元來提供擴展。該實施例利用了字段名稱"X-Sensor-Tag"。 所得傳感器信息報頭202與標準化HTTP報頭201組合并且作為所 述應用數(shù)據(jù)的前綴。圖3示出了根據(jù)SIP的INVITE請求300的一個例子，該請求根 據(jù)本發(fā)明的又一實施例來傳輸。SIP是用于創(chuàng)建、修改和終止與一個 或者多個參與方的會話的應用層控制(信令)協(xié)議。它可以用來創(chuàng) 建包括因特網(wǎng)電話呼叫、多媒體分發(fā)和多媒體會議的兩方、多方或 者多播會話。IETF在提案標準RFC 3261中規(guī)定了 SIP。這里，傳感 器信息報頭202與標準化SIP報頭301和SIP會話描述303組合。 會話描述303遵循由IETF在提案標準RFC 2327中規(guī)定的會話描述 協(xié)議。傳輸請求300邀請接收方啟動在會話描述303中描述的音頻 會話。
圖4示出了根據(jù)本發(fā)明又一實施例傳輸?shù)腟OAP消息400的一 個例子。這里，包含獲取的傳感器信息的SOAP報頭402與包含本 地名稱為"GetStockPrice"的主體單元的SOAP主體403組合。盡管 SOAP報頭402對于消息的SOAP中間方以及最終目的地來說可能是 有用的，但是主體403包含實際消息有效載荷。SOAP報頭402和 SOAP主體403均包含于SOAP封裝401中，該封裝410是SOAP 消息400的最外層單元信息項。
本發(fā)明一個實施例的一個示例應用是用于諸如藝術(shù)展品或者博 物館收藏品之類的用于吸引參觀者的物品的音頻、視頻或者多媒體 向?qū)到y(tǒng)。這樣的向?qū)ǔＭㄟ^手持設備如個人數(shù)字助理(PDA) 或者智能電話提供對所顯示的展品的解說。現(xiàn)有技術(shù)的PDA通常配 備有Web瀏覽器軟件以及短距離無線技術(shù)如藍牙或者射頻標識
(RFID)。假設將鄰近傳感器安裝為靠近展品，則該傳感器可以使 用根據(jù)本發(fā)明的方法通過無線網(wǎng)絡傳送它的數(shù)據(jù)。在靠近展品和關(guān) 聯(lián)傳感器時，PDA可以將接收的傳感器數(shù)據(jù)用于生成HTTP請求200 到博物館或者展覽點提供的Web服務器。然后，返回的HTTP響應
(未示出)可以用來在可用展品上顯示用于引導用戶的基于位置的 信息。本發(fā)明的替代實施例可以使用SIP請求或者SOAP消息取代 HTTP請求。
權(quán)利要求
1.一種用于通過計算機網(wǎng)絡從傳感器傳送數(shù)據(jù)的方法，所述方法包括以下步驟從所述傳感器接收代表物理量的信號，對所述信號進行編碼，將所述信號轉(zhuǎn)換成消息，以及通過所述計算機網(wǎng)絡傳輸所述消息，其中為了將所述數(shù)據(jù)與應用數(shù)據(jù)一起傳送，所述將所述信號轉(zhuǎn)換成消息包括以下步驟通過將第一消息報頭與消息主體組合來生成所述消息，其中所述第一消息報頭包括所述編碼的信號，并且所述消息主體包括所述應用數(shù)據(jù)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述方法還包括將第二消 息報頭與所述消息主體組合，所述第二消息報頭包括傳感器標識。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中所述傳感器標識包括通用 。眷一標識符。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述方法還包括將第三消 息報頭與所述消息主體組合，所述第三消息報頭包括以下各項中的 至少 一 項對所述物理量的描述， 所述傳感器的操作條件，以及 對所述消,包、的數(shù)據(jù)格式的指示。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述方法還包括將第四消 息報頭與所述消息主體組合，所述第四消息報頭包括由所述消息的接收方使用的關(guān)于所述消息的注釋。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中在編碼之后所述第一消息 報頭包括絕對度量和以下各項中的至少 一 項測量單位，精確度， 誤差裕度， 置信水平， 分辨率，以及 滿量程。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述方法還包括對所述消 息報頭中的至少 一 個進行加密。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述消息是文本消息，并 且所述方法還包括將所述信號轉(zhuǎn)換成所述物理量的文本表示。
9. 一種用于通過計算機網(wǎng)絡從傳感器傳送數(shù)據(jù)的設備，所述設 備包括用于從所述傳感器接收代表物理量的信號的裝置， 用于將所述信號轉(zhuǎn)換成消息的裝置，以及 用于通過所述計算機網(wǎng)絡傳輸所述消息的裝置， 其中所述用于將所述信號轉(zhuǎn)換成消息的裝置包括 用于將所述信號編碼到第一消息報頭中的裝置，以及 用于通過將所述第一 消息報頭與消息主體組合來生成所述消息 的裝置。
10. —種包括計算機可用介質(zhì)的計算機程序產(chǎn)品，所述計算機 可用介質(zhì)包括計算機可讀程序，其中所述計算機可讀程序當在計算 機上執(zhí)行時使所述計算機從傳感器接收代表物理量的信號， 對所述信號進行編碼， 將所述信號轉(zhuǎn)換成消息，以及 通過計算機網(wǎng)絡傳輸所述消息，其中為了將所述信號轉(zhuǎn)換成所述消息，所述計算機可讀程序使 所述計算機通過將第 一消息報頭與消息主體組合來生成所述消息， 其中所述第 一 消息報頭包括所述編碼的信號，并且所述消息主 體包括應用數(shù)據(jù)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于通過計算機網(wǎng)絡從傳感器傳送數(shù)據(jù)的方法，其中該方法包括以下步驟從傳感器接收代表物理量的信號；對信號進行編碼；將信號轉(zhuǎn)換成消息；以及通過計算機網(wǎng)絡傳輸消息，其中將信號轉(zhuǎn)換成消息包括通過將第一消息報頭與消息主體組合來生成消息的步驟，其中第一消息報頭包括編碼的信號，并且消息主體包括應用數(shù)據(jù)。本發(fā)明還涉及一種用于通過計算機網(wǎng)絡從傳感器傳送數(shù)據(jù)的設備和計算機程序產(chǎn)品。
文檔編號H04L12/56GK101540728SQ20091011845
公開日2009年9月23日 申請日期2009年3月9日 優(yōu)先權(quán)日2008年3月20日
發(fā)明者C·福里維西, J·莫里爾斯 申請人:阿爾卡特朗訊