专利名称：用于通过计算机网络从传感器传送数据的方法和设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于通过计算机网络从传感器传送数据的方 法、 一种用于通过计算机网络从传感器传送数据的设备和一种计算 机程序产品。该方法包括以下步骤从传感器接收代表物理量的信 号；对信号进行编码；将信号转换成消息；以及通过计算机网络传 输消息。该设备包括用于从传感器接收代表物理量的信号的装置； 用于将信号转换成消息的装置；以及用于通过计算机网络传输 >'肖,包、 的装置。该计算机程序产品包括计算机可用介质，该计算机可用介 质包括计算机可读程序，其中该计算机可读程序当在计算机上执行 时使计算机从传感器接收代表物理量的信号、对信号进行编码、将 信号转换成消息以及通过计算机网络传输消息。
背景技术：
传感器是一种测量物理量并且将它转换成可以由观测者或者由 仪器读取的信号的器件。传感器具有以一种形式检测参数并且以另 一形式(通常是电信号或者数字信号)报告该参数的能力，考虑到 这一点，传感器在本领域中有时称为"换能器"。
业界和制造商致力于开发用于传感器连通性的联网(优选为无线 的)系统以增强自动化和降低生命周期成本。另外，军方致力于开发 这样的联网传感器以改善基于条件的维护。传感器互操作性在诸如 远程监视、情形认知或者称为传感器网的地理信,包、系统这样的应用中也发挥着关键作用。传感器网是指空间分布式传感器平台即所谓 的密集群(pod)的无定形架构，这些空间分布式传感器平台相互无 线地通信以有助于环境监—见和控制。
用于传感器对接的普遍业界标准被定义为IEEE 1451.2。智能传 感器(即除了实际换能器之外还包括通信和信号处理功能的器件) 通常构建在这些标准上。已知IEEE 1451标准的如下高级实现，这 些高级实现支持根据万维网联盟(W3C)标准和诸如HTTP或者 SOAP之类的推荐标准而对传感器数据进行传输。 一种这样的实现由 美国国家标准与技术研究院(National Institute of Standards and Technology)在2006年12月的OMG-Robotics工作组会议上公布。 具体可参考http:〃robotics.omg.org/docs/robotics2006-12-Washington.pdf 的摘要第72-94页。
该已知解决方案的弊端在于它无法在单个网络消息中传送传感 器数据和应用数据。这使得难以将传感器数据的传输并入到具有多 个交互应用的复杂解决方案架构中。因此，本发明的一个目的在于 提出 一种使用现有技术的网络协议来进行传感器数据传输的改进方 式。
发明内容
这一目的通过一种用于通过计算机网络从传感器传送数据的方 法、 一种用于通过计算机网络从传感器传送数据的设备和 一种计算 机程序产品来实现。该方法包括以下步骤从传感器接收代表物理 量的信号；对信号进行编码；将信号转换成消息；以及通过计算机 网络传输消息。该设备包括用于从传感器接收代表物理量的信号 的装置；用于将信号转换成消息的装置；以及用于通过计算机网络 传输消息的装置。该计算机程序产品包括计算机可用介质，该计算 机可用介质包括计算机可读程序，其中该计算机可读程序当在计算 机上执行时使计算机从传感器接收代表物理量的信号、对信号进行 编码、将信号转换成消息以及通过计算机网络传输消息。
5本发明的主要思想在于借助网络消息报头来传输传感器数据。 报头是指在网络消息的开头放置的补充数据。报头传统上用来存储 和传输用于消息处理的信息。
借助上述方法，传感器数据可以与消息主体中包含的应用数据 一起传送。消息主体在本领域中有时称为"有效载荷，，，是指跟随在 消息报头之后的数据。
可以从从属权利要求和以下描述中总结出本发明的更多发展。
在下文中将参照附图进 一 步说明本发明。
根据本发明 一 个实施例，为了通过计算机网络传送传感器数据， 先从传感器接收代表物理量的信号。然后，通过将信号编码到消息 报头中并且将这一报头与给定或者生成的消息主体组合来将信号转 换成消息。最后，通过计算机网络传输所得消息。
图1示意地示出了根据本发明一个实施例的用于通过计算机网 络传送传感器数据的方法。
图2示出了根据本发明一个实施例的软件程序传输的HTTP请 求的一个例子。
图3示出了根据本发明一个实施例传输的SIP INVITE请求的一
个例子。
图4示出了根据本发明一个实施例传输的SOAP消息的一个例子。
具体实施例方式
在下文中参照图1通过例子阐述根据本发明的方法。 出于说明的目的，假设给出的例子的实施例采用软件程序的形
式。理解到替代实施例可以采用硬件设备或者软件组件和硬件组件
的组合的形式。
在第一步骤101中，软件程序接收代表从邻近传感器(proximitysensor)到目标对象的距离的信号。在给出的例子中，信号采用电压 的形式。可以仅在一组离散的时间上定义电压；在这一情况下，信 号称为时间序列。取而代之，电压可以是连续时间的信号。此外， 信号可以是模拟的或者数字的，这主要依赖于所用传感器的类型。
在步骤102中，程序将步骤101的信号编码到第一消息报头中。 按照已编码的形式，第一消息报头通常包括步骤101的物理量的绝 对度量。这一绝对度量可以由可用传感器的如下信息进行补充，该 信息比如是测量单位、精确度、误差裕度、置信水平、分辨率或者 满量程。这样的信息可以用来表明设计容差，也就是测量的物理量 的允许变化的限度。例如，在假设对称容差的情况下，可以以"2.743 +/-0.001米"的形式对源于距离传感器的信号进行编码。
优选地，步骤102的编码得到用于在所得文本消息中使用的文 本表示。根据下层网络协议，这样的文本消息可以采取HTTP请求 或者响应、会话发起协议请求或者响应(会话发起协议^SIP ) 、 SOAP 消息或者根据称为"表示状态传送"的架构类型的消息的形式。
在步骤103中，为了允许接收方识别始发传感器，图1的实施 例将传感器标识编码到第二消息报头中。为了在无有效集中协调的 情况下保证接收方对传感器的明确识别，该标识可以采取通用唯一 标识符(UUID)的形式。UUID是由开放软件基金会作为分布式计 算环境的 一部分而标准化的在软件构造中使用的标识符标准。使用 UUID作为传感器标识所带来的一个优点在于接收方能够将接收的 传感器数据组合到单个数据库中而无需解决名称冲突。UUID记载在 ITU-T Rec. X. 667 | ISO/IEC 9834-8: 2005中。IETF已经公布在技术 上与ITU-T Rec. X. 667 | ISO/IEC 9834-8等效的提案标准RFC 4122。
在步骤104中，为了向接收方表明由传感器递送的信息类型， 图1的实施例将类标识编码到第三消息报头中。该类标识包括对步 骤101的物理量如温度、速度、压力或者电压的描述。在邻近传感 器要求从已知距离开始累积递增测量变化的情况下，类标识还包括 传感器的操作条件如电流状态。最后，类标识表明消息的数据格式，特别是步骤101至103的消息报头的数据格式。取代了在第三消息 报头中显式地包括这些数据，替代实施例可以仅提供数值的或者符 号的类标识并且要求接收方通过查询公共目录或者中央传感器的类
数据库来解析它。IEEE 1451标准提供了这样的目录的例子。
在步骤105中，为了向人类接收方提供关于其中所含消息或者 传感器数据的更多信息，图1的实施例将注释编码到第四消息报头 中。注释通常以人类可读形式来传输并且可以包括关于步骤101的 物理量的语义信息。对位于艺术博物馆中的邻近传感器而言，示例 注释是"与蒙娜丽莎油画的距离"。
理解到在步骤102至105中处理的信息可以代之以存储于一组 不同的消息报头中或者压缩成单个消息报头而不脱离本发明的精 神。在更多步骤(未示出)中，可以对一些或者所有消息报头进行 加密以供传输。传输层安全性及其前身安全套接层是普遍用于对 HTTP ^青求和响应进行加密的加密协议的例子。
在步骤106中，程序根据下层网络协议将步骤102至105的消 息报头与包括用于与传感器数据 一 起传送的应用数据的消息主体组 合，得到完整的自包含(self-contained)消息。步骤102至105中的 编号所提示的消息报头顺序并不限于所得;肖息结构。可以任意地变 动报头顺序而不违背本发明的精神。
最后，在步骤107中，程序通过计算机网络传输步骤106的所 得消息。传输利用传输控制协议、用户数据报协议、流控制传输协 议或者适合于下层网络的任何其它传输协议。
图2示出了根据本发明一个实施例的软件程序传输的HTTP请 求200的一个例子。在这一情况下，使用HTTP报头和消息报头协 议单元来代表根据图1的步骤102至105的消息报头。相应的规范 定义了多个HTTP报头本身，并且还通过使用新的HTTP字段名称 协议单元来提供扩展。该实施例利用了字段名称"X-Sensor-Tag"。 所得传感器信息报头202与标准化HTTP报头201组合并且作为所 述应用数据的前缀。图3示出了根据SIP的INVITE请求300的一个例子，该请求根 据本发明的又一实施例来传输。SIP是用于创建、修改和终止与一个 或者多个参与方的会话的应用层控制(信令)协议。它可以用来创 建包括因特网电话呼叫、多媒体分发和多媒体会议的两方、多方或 者多播会话。IETF在提案标准RFC 3261中规定了 SIP。这里，传感 器信息报头202与标准化SIP报头301和SIP会话描述303组合。 会话描述303遵循由IETF在提案标准RFC 2327中规定的会话描述 协议。传输请求300邀请接收方启动在会话描述303中描述的音频 会话。
图4示出了根据本发明又一实施例传输的SOAP消息400的一 个例子。这里，包含获取的传感器信息的SOAP报头402与包含本 地名称为"GetStockPrice"的主体单元的SOAP主体403组合。尽管 SOAP报头402对于消息的SOAP中间方以及最终目的地来说可能是 有用的，但是主体403包含实际消息有效载荷。SOAP报头402和 SOAP主体403均包含于SOAP封装401中，该封装410是SOAP 消息400的最外层单元信息项。
本发明一个实施例的一个示例应用是用于诸如艺术展品或者博 物馆收藏品之类的用于吸引参观者的物品的音频、视频或者多媒体 向导系统。这样的向导通常通过手持设备如个人数字助理(PDA) 或者智能电话提供对所显示的展品的解说。现有技术的PDA通常配 备有Web浏览器软件以及短距离无线技术如蓝牙或者射频标识
(RFID)。假设将邻近传感器安装为靠近展品，则该传感器可以使 用根据本发明的方法通过无线网络传送它的数据。在靠近展品和关 联传感器时，PDA可以将接收的传感器数据用于生成HTTP请求200 到博物馆或者展览点提供的Web服务器。然后，返回的HTTP响应
(未示出)可以用来在可用展品上显示用于引导用户的基于位置的 信息。本发明的替代实施例可以使用SIP请求或者SOAP消息取代 HTTP请求。
权利要求
1.一种用于通过计算机网络从传感器传送数据的方法，所述方法包括以下步骤从所述传感器接收代表物理量的信号，对所述信号进行编码，将所述信号转换成消息，以及通过所述计算机网络传输所述消息，其中为了将所述数据与应用数据一起传送，所述将所述信号转换成消息包括以下步骤通过将第一消息报头与消息主体组合来生成所述消息，其中所述第一消息报头包括所述编码的信号，并且所述消息主体包括所述应用数据。
2. 根据权利要求1所述的方法，其中所述方法还包括将第二消 息报头与所述消息主体组合，所述第二消息报头包括传感器标识。
3. 根据权利要求2所述的方法，其中所述传感器标识包括通用 。眷一标识符。
4. 根据权利要求1所述的方法，其中所述方法还包括将第三消 息报头与所述消息主体组合，所述第三消息报头包括以下各项中的 至少 一 项对所述物理量的描述， 所述传感器的操作条件，以及 对所述消,包、的数据格式的指示。
5. 根据权利要求1所述的方法，其中所述方法还包括将第四消 息报头与所述消息主体组合，所述第四消息报头包括由所述消息的接收方使用的关于所述消息的注释。
6. 根据权利要求1所述的方法，其中在编码之后所述第一消息 报头包括绝对度量和以下各项中的至少 一 项测量单位，精确度， 误差裕度， 置信水平， 分辨率，以及 满量程。
7. 根据权利要求1所述的方法，其中所述方法还包括对所述消 息报头中的至少 一 个进行加密。
8. 根据权利要求1所述的方法，其中所述消息是文本消息，并 且所述方法还包括将所述信号转换成所述物理量的文本表示。
9. 一种用于通过计算机网络从传感器传送数据的设备，所述设 备包括用于从所述传感器接收代表物理量的信号的装置， 用于将所述信号转换成消息的装置，以及 用于通过所述计算机网络传输所述消息的装置， 其中所述用于将所述信号转换成消息的装置包括 用于将所述信号编码到第一消息报头中的装置，以及 用于通过将所述第一 消息报头与消息主体组合来生成所述消息 的装置。
10. —种包括计算机可用介质的计算机程序产品，所述计算机 可用介质包括计算机可读程序，其中所述计算机可读程序当在计算 机上执行时使所述计算机从传感器接收代表物理量的信号， 对所述信号进行编码， 将所述信号转换成消息，以及 通过计算机网络传输所述消息，其中为了将所述信号转换成所述消息，所述计算机可读程序使 所述计算机通过将第 一消息报头与消息主体组合来生成所述消息， 其中所述第 一 消息报头包括所述编码的信号，并且所述消息主 体包括应用数据。
全文摘要
本发明涉及一种用于通过计算机网络从传感器传送数据的方法，其中该方法包括以下步骤从传感器接收代表物理量的信号；对信号进行编码；将信号转换成消息；以及通过计算机网络传输消息，其中将信号转换成消息包括通过将第一消息报头与消息主体组合来生成消息的步骤，其中第一消息报头包括编码的信号，并且消息主体包括应用数据。本发明还涉及一种用于通过计算机网络从传感器传送数据的设备和计算机程序产品。
文档编号H04L12/56GK101540728SQ20091011845
公开日2009年9月23日 申请日期2009年3月9日 优先权日2008年3月20日
发明者C·福里维西, J·莫里尔斯 申请人:阿尔卡特朗讯