專利名稱：一種基于無線傳感器網(wǎng)絡的目標定位跟蹤方法及系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于環(huán)境監(jiān)控技術領域，特別涉及一種基于無線傳感器網(wǎng)絡的目標定位跟蹤方法及系統(tǒng)。
背景技術：
對很多無人監(jiān)守的區(qū)域進行實時監(jiān)控具有重要意義，如輸油管道是石油傳輸?shù)年P鍵環(huán)節(jié)，對該地區(qū)的監(jiān)視和保護意義重大；邊境地區(qū)的戰(zhàn)略意義重大，對該區(qū)域的監(jiān)視和防護關系到國家主權和領土安全。而在科技水平發(fā)達的今天，傳統(tǒng)的攝像頭監(jiān)控和無人機監(jiān)視等措施已無法滿足現(xiàn)實的需要。

發(fā)明內容
本發(fā)明所要解決的技術問題是解決上述現(xiàn)有技術存在的問題，而提供一種基于無線傳感器網(wǎng)絡的目標定位跟蹤方法及系統(tǒng)，彌補攝像頭在惡劣條件下成像不清晰、且需要M小時派人值守等不足，對輸油管道或邊境地區(qū)進行全天候不間斷監(jiān)控，對進入監(jiān)控區(qū)域內的入侵目標進行定位跟蹤，輔助指揮員制定處置方案并協(xié)助對入侵目標的打擊。本發(fā)明采用的技術方案是一種基于無線傳感器網(wǎng)絡的目標定位跟蹤系統(tǒng)，由無線傳感器節(jié)點、網(wǎng)關節(jié)點、計算中心和監(jiān)控中心四個基本部分組成，無線傳感器節(jié)點由傳感模塊、通信模塊、處理器模塊和電源模塊組成，人工將多個傳感器節(jié)點部署在監(jiān)控區(qū)內，各無線傳感器節(jié)點相互無線通信，并將數(shù)據(jù)信號傳感給網(wǎng)關節(jié)點，自組成一個無線網(wǎng)絡，網(wǎng)關節(jié)點通過USB接口與計算中心相聯(lián)，計算中心通過視頻信號線與監(jiān)控中心相聯(lián)。上述技術方案中，所述的監(jiān)控區(qū)包括輸油管道或邊境地區(qū)。上述技術方案中，所述的網(wǎng)關節(jié)點包括通信模塊和處理器模塊，通信模塊采用 MTS300CA傳感板，處理器模采用具有USB接口的MIB520CB。上述技術方案中，所述的計算中心為帶有存儲功能的服務器或計算機。上述技術方案中，監(jiān)控中心由一個或多個顯示器組成。一種基于無線傳感器網(wǎng)絡的目標定位跟蹤方法，由無線傳感器節(jié)點、網(wǎng)關節(jié)點、計算中心和監(jiān)控中心四個基本部分組成，基于無線傳感器網(wǎng)絡的目標定位跟蹤系統(tǒng)，其具體方法是
(1)將一定數(shù)量的具有某種信號感知功能的傳感器節(jié)點隨機或按特定拓撲結構部署在需要監(jiān)控的區(qū)域內；
(2)部署在監(jiān)控區(qū)域內若干傳感器節(jié)點按照一定路由協(xié)議自組織成為一個多跳路由網(wǎng)絡，并按照一定的時間周期向網(wǎng)關節(jié)點發(fā)送感知信號數(shù)據(jù)；網(wǎng)關節(jié)點也按相同時間周期將收集到的各節(jié)點信號發(fā)回計算中心進行處理；
(3)對監(jiān)控區(qū)域進行多次柵格劃分，將其按精度需求分為若干單元格，按照一定原則賦予每個單元格一個標識；
(4)一旦有入侵目標出現(xiàn)在傳感網(wǎng)絡感知范圍內，節(jié)點就會探測到目標發(fā)出信號(如聲音、光照或電磁波等)并將其發(fā)送到網(wǎng)關節(jié)點；網(wǎng)關節(jié)點收集到各節(jié)點發(fā)回的感知信號后，將信號集傳回計算中心進行處理；計算中心根據(jù)傳回的探測信號和已知的單元格標識， 按照多層柵格掃描方法找到目標所在的位置，并將位置信號發(fā)給監(jiān)控中心；監(jiān)控中心實時顯示計算中心發(fā)回的目標位置信息，并描繪出目標入侵的路徑，與此同時，采取相應措施對目標實施阻止或打擊。上述技術方案中，所述的具有某種信號感知功能的傳感器節(jié)點包括光照、聲音或電磁波傳感器節(jié)點。上述技術方案中，所述的傳感器節(jié)點隨機或按特定拓撲結構部署在需要監(jiān)控的區(qū)域內，具體方案如下
因為無線傳感器節(jié)點的通信范圍有限，所以節(jié)點的密度必須達到一定的數(shù)量級，才可以保證傳感器節(jié)點能自組織成一個網(wǎng)絡，順利完成節(jié)點與節(jié)點以及節(jié)點與網(wǎng)關之間的通
fn °本系統(tǒng)中使用的XM2110CA射頻板的感知范圍室外理論上>30m，為保證其感知目標的可靠性，我們在部署傳感器時，保證每個傳感器節(jié)點在方圓15m內至少有2 3個鄰居傳感器節(jié)點，部署后的傳感器密度約為3(Γ50個/Km2 ；此外，由于監(jiān)控區(qū)域的特殊性——輸油管道或邊防線，部署區(qū)域一般呈帶狀。部署方式為保證部署的傳感器節(jié)點達到應有密度以及傳感器節(jié)點的脆弱性，采取人工的方式進行傳感器節(jié)點的部署。在人工安放傳感器節(jié)點時，一般選擇地形平坦或凸出的干燥地面進行部署。本發(fā)明的無線傳感器網(wǎng)絡(WSN)是由大量密集部署在監(jiān)控區(qū)域內、具有通信與計算能力的智能傳感器節(jié)點構成的，能夠根據(jù)環(huán)境自主地完成指定任務。在輸油管道或邊境地區(qū)，部署大量傳感器節(jié)點組成無線傳感器網(wǎng)絡，可以彌補攝像頭在惡劣條件下成像不清晰、且需要M小時派人值守等不足，可對輸油管道或邊境地區(qū)進行全天候不間斷監(jiān)控，對進入監(jiān)控區(qū)域內的入侵目標進行定位跟蹤，輔助指揮員制定處置方案并協(xié)助對入侵目標的打擊。本發(fā)明通過將低能耗的傳感器節(jié)點隨機或按一定拓撲部署在輸油管道或邊境地區(qū)內，自組建無線傳感器網(wǎng)絡。當有目標入侵時，各個節(jié)點將監(jiān)測信號發(fā)回計算中心，計算中心根據(jù)多個節(jié)點發(fā)回的探測節(jié)點序列完成對目標的實時定位；在不間斷的定位過程中， 完成對目標入侵路徑的預測，為及時并準確追蹤和打擊入侵目標提供寶貴信息。本發(fā)明采用先進的電子傳感器技術和無線網(wǎng)絡通信技術以及計算機處理技術，成功地將高效、準確、及時、智能化的高科技技術，應用于我國經(jīng)濟、國防等領域，意義重大。


圖1為本發(fā)明系統(tǒng)結構示意圖； 圖2為本發(fā)明硬件平臺構建方案示意圖； 圖3為本發(fā)明傳感器節(jié)點部署示意圖； 圖4為選取目標定位跟蹤的矩形區(qū)域圖； 圖5為全監(jiān)控范圍的第一層單元格劃分圖； 圖6為重點區(qū)域的第二層單元格劃分圖； 圖7為最匹配單元格區(qū)域4圖8為系統(tǒng)方法流程圖。
具體實施例方式
參見圖1、圖2、圖3、圖8，本發(fā)明的基于無線傳感器網(wǎng)絡的目標定位跟蹤系統(tǒng)，由無線傳感器節(jié)點1、網(wǎng)關節(jié)點2、計算中心3和監(jiān)控中心4四個基本部分組成，無線傳感器節(jié)點由傳感模塊、通信模塊、處理器模塊和電源模塊組成，人工將多個傳感器節(jié)點部署在監(jiān)控區(qū)內，各無線傳感器節(jié)點相互無線通信，并將數(shù)據(jù)信號傳感給網(wǎng)關節(jié)點，自組成一個無線網(wǎng)絡，網(wǎng)關節(jié)點通過USB接口與計算中心相聯(lián)，計算中心通過視頻信號線與監(jiān)控中心相聯(lián)，所述的監(jiān)控區(qū)包括輸油管道5或邊境地區(qū)，所述的網(wǎng)關節(jié)點包括通信模塊和處理器模塊，通信模塊采用MTS300CA傳感板，處理器模采用具有USB接口的MIB520CB，所述的計算中心為帶有存儲功能的服務器或計算機，監(jiān)控中心由一個或多個顯示器組成。這種基于無線傳感器網(wǎng)絡的目標定位跟蹤方法，由無線傳感器節(jié)點、網(wǎng)關節(jié)點、計算中心和監(jiān)控中心四個基本部分組成基于無線傳感器網(wǎng)絡的目標定位跟蹤系統(tǒng)，其具體方法是
(1)將一定數(shù)量的具有某種信號感知功能(如光照、聲音、電磁波等)的傳感器節(jié)點隨機或按特定拓撲結構部署在需要監(jiān)控的區(qū)域內；
(2)部署在監(jiān)控區(qū)域內若干傳感器節(jié)點按照一定路由協(xié)議自組織成為一個多跳路由網(wǎng)絡，并按照一定的時間周期向網(wǎng)關節(jié)點發(fā)送感知信號數(shù)據(jù)；網(wǎng)關節(jié)點也按相同時間周期將收集到的各節(jié)點信號發(fā)回計算中心進行處理；
(3)對監(jiān)控區(qū)域進行多次柵格劃分，將其按精度需求分為若干單元格，按照一定原則賦予每個單元格一個標識；
(4)一旦有入侵目標出現(xiàn)在傳感網(wǎng)絡感知范圍內，節(jié)點就會探測到目標發(fā)出信號(聲音、光照或電磁波等)并將其發(fā)送到網(wǎng)關節(jié)點；網(wǎng)關節(jié)點收集到各節(jié)點發(fā)回的感知信號后， 將信號集傳回計算中心進行處理；計算中心根據(jù)傳回的探測信號和已知的單元格標識，按照多層柵格掃描方法找到目標所在的位置，并將位置信號發(fā)給監(jiān)控中心；監(jiān)控中心實時顯示計算中心發(fā)回的目標位置信息，并描繪出目標入侵的路徑，與此同時，采取相應措施對目標實施阻止或打擊。上述的具有某種信號感知功能的傳感器節(jié)點包括光照、聲音或電磁波傳感器節(jié)
點ο上述的傳感器節(jié)點隨機或按特定拓撲結構部署在需要監(jiān)控的區(qū)域內，具體方案為
因為無線傳感器節(jié)點的通信范圍有限，所以節(jié)點的密度必須達到一定的數(shù)量級，才可以保證傳感器節(jié)點能自組織成一個網(wǎng)絡，順利完成節(jié)點與節(jié)點以及節(jié)點與網(wǎng)關之間的通本系統(tǒng)中使用的XM2110CA射頻板的感知范圍(室外)理論上>30m，為保證其感知目標的可靠性，我們在部署傳感器時，保證每個傳感器節(jié)點在方圓15m內至少有2 3個鄰居節(jié)點，部署后的傳感器密度約為3(Γ50個/Km2 ；此外，由于監(jiān)控區(qū)域的特殊性——輸油管道或邊防線，部署區(qū)域一般呈帶狀。部署方式為保證部署的傳感器節(jié)點達到應有密度以及傳感器節(jié)點的脆弱性，采取人工的方式進行傳感器節(jié)點的部署。在人工安放傳感器節(jié)點時，一般選擇地形平坦或凸出的干燥地面進行部署。下面對本發(fā)明的硬件平臺和軟件方法平臺分別作進一步詳細說明 硬件平臺
系統(tǒng)總體構建方案
本系統(tǒng)硬件平臺的具體構建方案如圖2所示。其中涉及到的具體硬件設備及其技術指標如下 1傳感器節(jié)點
一個無線傳感器節(jié)點一般由傳感模塊、通信模塊、處理器模塊和電源模塊組成。本系統(tǒng)中傳感器節(jié)點的傳感模塊采用Crossbow公司生產的MTS300CA傳感板，通信模塊、處理器模塊和電源模塊采用三個模塊相結合的Crossbow公司生產的XM2110CA處理器/射頻板。網(wǎng)關節(jié)點
本系統(tǒng)中的網(wǎng)關節(jié)點由通信模塊和處理器模塊組成。與傳感器的通信模塊相同，網(wǎng)關節(jié)點的通信模塊也采用MTS300CA傳感板；處理器模塊則采用Crossbow公司生產的具有 USB接口的MIB520CB。另外，還有其它品牌的傳感器和網(wǎng)關節(jié)點可供選擇。計算中心
計算中心是帶有存儲功能的服務器或計算機，主要用于傳感數(shù)據(jù)的存儲、管理和對數(shù)據(jù)的處理；軟件功能的核心部分在此實現(xiàn)，后面章節(jié)會講到計算中心對數(shù)據(jù)的具體處理過程。計算中心可采用普通PC機，如華碩A8 jr系列筆記本，CPU為htel Core Duo,主頻1. 73GHz ；內存512MB，硬盤80GB ；操作系統(tǒng)使用WindowXP。監(jiān)控中心
監(jiān)控中心由一個或多個顯示器組成，如三星品牌的液晶顯示器；其功能主要用于輸出計算中心的處理后得到的有關入侵目標的圖像和視頻信號。信號流程
各無線傳感器節(jié)點通過M05 MHz^2480MHz的無線電波相互通信或將數(shù)據(jù)信號傳輸給網(wǎng)關節(jié)點；網(wǎng)關節(jié)點通過USB接口與計算中心相聯(lián)；計算中心通過視頻信號線與監(jiān)控中心相聯(lián)。傳感器節(jié)點部署方案
因為無線傳感器節(jié)點的通信范圍有限，所以節(jié)點的密度必須達到一定的數(shù)量級，才可以保證傳感器節(jié)點能自組織成一個網(wǎng)絡，順利完成節(jié)點與節(jié)點以及節(jié)點與網(wǎng)關之間的通本系統(tǒng)中使用的XM2110CA射頻板的感知范圍(室外)理論上>30m，為保證其感知目標的可靠性，我們在部署傳感器時，保證每個傳感器節(jié)點在方圓15m內至少有2 3個鄰居節(jié)點，部署后的傳感器密度約為3(Γ50個/Km2 ；此外，由于監(jiān)控區(qū)域的特殊性——輸油管道或邊防線，部署區(qū)域一般呈帶狀，如圖3所示。部署方式為保證部署的傳感器節(jié)點達到應有密度以及傳感器節(jié)點的脆弱性，采取人工的方式進行傳感器節(jié)點的部署。在人工安放傳感器節(jié)點時，一般選擇地形平坦或凸出的干燥地面進行部署。軟件方法平臺本系統(tǒng)軟件平臺中涉及到的具體方法或算法有(1)監(jiān)測區(qū)域圖的多層柵格劃分； (2)探測節(jié)點序列的生成；(3)柵格掃描和匹配；(4)預測點估算。下面結合附圖和具體實施方式
，對各技術方案做進一步詳細說明。(一)圖的預處理(多層柵格劃分)
在進行目標定位跟蹤之前，首先對監(jiān)控區(qū)域進行圖的處理，即將監(jiān)控區(qū)域進行柵格劃分，并計算每個單元格的節(jié)點序列作為柵格標識。1.區(qū)域選取
為便于進行柵格劃分，一般選取矩形區(qū)域。如圖4所示，選取監(jiān)控區(qū)域后作矩形ABCD， 長和寬的距離分別為a和b ；假設監(jiān)控區(qū)域內部署有編號為廣6的6個傳感器節(jié)點，。2.第一層單元格劃分、標識
選取了監(jiān)控區(qū)域之后，首先進行第一層單元格的劃分。根據(jù)矩形區(qū)域的長寬比，確定縱
橫柵格線的條數(shù)比，即A，以此保證劃分的單元格為正方形。一般第一層單元
格劃分的粒度要盡量大，但也不失一定的精度。如圖5所示，將第一層單元格劃分為5X10 (假設a:b=2:l)。劃分完成后，對單元格進行編號，從左上角開始，沿橫軸依次為(1，1)， (1，2)，(1，3)···;沿縱軸依次為(1，1)， (2，1)，(3，1)…。單元格劃分后要進行對每個單元格進行標識，標識方法如下對于單元格(i，j)， 計算其中心點到各傳感器節(jié)點的直線距離；假設該監(jiān)控區(qū)域內有η個節(jié)點，則得到η個距
離值，將η個距離值按節(jié)點編號進行排序，即得到該單元格的標號俱少 > ,S-^)。這
樣，第一層柵格劃分后，每個單元格都一個標識，如圖中單元格(1，1)的標識為0，1，3， 4，6，5)。3.多層單元格劃分、標識
由于第一層柵格劃分的粒度較大，所以一般不能滿足定位跟蹤精度的需要，由此提出對第一層單元格進行二次、三次，甚至更多次的劃分和標識，將單元格的尺寸進一步縮小， 直至滿足精度需求。從第二層往后的單元格劃分與第一層有所不同，它不是對監(jiān)控區(qū)域全范圍的劃分，而是選取目標出現(xiàn)可能性較大的重點區(qū)域的劃分。如圖6所示，對第一層單元格(1， 1)、(1，2) “2，1),(2, 2)每個進行3X3的二次單元格劃分。二次劃分完成后，在劃分區(qū)域內仿照一次劃分進行編號，并計算每個二次單元格的標識。若二次單元格劃分后，精度仍達不到要求，可進行三次、四次等多次單元格劃分， 方法同二次單元格劃分類似。但單元格劃分到一定程度后，精度不再提高。理論上可以證明，當監(jiān)控范圍內有η個節(jié)點時，有效單元格劃分數(shù)為η2Χη2，即上圖部署有6個傳感器節(jié)點的區(qū)域，最高可以進行36X36的單元格劃分，更精細的劃分不會帶來定位跟蹤精度的進
一步提尚。說明“多層柵格劃分”這一部分主要是在目標定位跟蹤之前，對傳感器節(jié)點部署的監(jiān)控區(qū)域進行一次或多次(取決于柵格劃分次數(shù))圖的處理，這些預處理工作完全由系統(tǒng)中的“計算中心”部分完成，圖中的柵格信息(各層單元格標識)也存儲在計算中心的數(shù)據(jù)庫中。(二)定位跟蹤目標(多層柵格掃描)圖的預處理(多層柵格劃分)完成以后，一旦入侵目標出現(xiàn)在監(jiān)控區(qū)域內，系統(tǒng)便可以按照以下5個步驟進行的定位跟蹤
步驟(1)傳感器節(jié)點和網(wǎng)關節(jié)點的信號傳輸各傳感器節(jié)點將感知到的信號(聲音、 光照或溫度等)按照GPSR多跳路由協(xié)議轉發(fā)到網(wǎng)關節(jié)點；網(wǎng)關節(jié)點將收集到的各傳感器的信號經(jīng)無線或有線傳輸給計算中心(本系統(tǒng)采用的是USB有線連接)；
步驟( 生成探測節(jié)點序列計算中心首先將傳回的信號做篩選，篩選完后將剩余的信號按強度大小排序，產生一個對應傳感器節(jié)點的編號序列，稱該序列為探測節(jié)點序列， 計算中心接著對探測節(jié)點序列的有效性進行判斷，依此決定是否進入下一步驟；
步驟C3)柵格掃描和匹配將探測節(jié)點序列與當前層的柵格標識進行匹配，得到最匹配的單元格編號；
步驟(4)預測點的估計計算中心計算這些單元格的質心(最匹配單元格可能不止一個)，并將計算得的質心坐標作為入侵目標最可能出現(xiàn)的位置；連接歷次估測質心，便得到了入侵目標的預測入侵路徑；最后計算中心將最匹配單元格信息、質心信息和路徑信息輸出到監(jiān)控中心；
步驟( 定位跟蹤信息顯示結合監(jiān)控區(qū)域地圖，監(jiān)控中心將最匹配單元格和這些單元格在監(jiān)視器上進行實時顯示，直觀地給監(jiān)控人員提供入侵目標的地理位置信息，協(xié)助其對目標進行阻攔或打擊。步驟(1)由傳感器節(jié)點和網(wǎng)關節(jié)點按路由傳輸協(xié)議自發(fā)完成，步驟( 只關系到顯示器對信息的輸出顯示，這兩個過程的詳細情況略去。下面著重對定位跟蹤過程中的步驟(2) (3) (4)進行詳細闡述。1.探測節(jié)點序列的生成
(1)節(jié)點校準
計算中心根據(jù)各節(jié)點在安靜狀態(tài)下傳回的信號強度值，計算得各節(jié)點的校準值。計算節(jié)點i的校準值方法為收集η次(n ^ 10)節(jié)點i在安靜狀態(tài)下信號強度值，然后求算術平均值，作為節(jié)點i的校準值；
(2)信號篩選
計算中心將網(wǎng)關傳回的各節(jié)點信號強度值與各節(jié)點的校準值做差，得到節(jié)點的信號強度變化，當某節(jié)點的信號強度變化小于規(guī)定閾值時，丟棄該信號，否則保留信號及其節(jié)點編號；
(3)探測節(jié)點序列
將保留下的信號序列按照強度值的由大到小排序，得到一個對應節(jié)點編號序列，這個序列稱之為探測節(jié)點序列。求信號序列的方差，當方差值小于規(guī)定閾值時，丟棄該探測節(jié)點序列，否則保留該探測節(jié)點序列。2.柵格掃描和匹配 (1)單元格匹配
計算探測節(jié)點序列與當前柵格層各單元格的標識(一個全節(jié)點序列)的“匹配度”，則 “匹配度”最高的單元格為目標最可能出現(xiàn)的位置； 計算兩個節(jié)點序列的“匹配度”方法定義如下 (a)設置“匹配度”的初始值為0;(b)當兩個節(jié)點編號(如u和ν)同時出現(xiàn)在兩個序列中且順序相同時，“匹配度”加1；
(c)當有一個節(jié)點編號，如u在第一個序列中沒有出現(xiàn)，而在第二個序列中出現(xiàn)了(V， u)，則“匹配度”加1;
(d)當兩個節(jié)點U、ν在兩個序列中都沒有出現(xiàn)，則“匹配度”加1；
一般地，將“匹配度”最高的單元格的質心作為目標的估測點，關于該估測點的計算過程在下一節(jié)介紹。(2)多層柵格掃描
在進行目標定位跟蹤時，首先掃描第一層柵格，進行第一層的單元格匹配；確定了目標在第一層的位置后，為提高定位精度，一般進行第二層、第三次等多層柵格掃描，直至滿足精度需求或達到精度上限為止；
因為在“多層柵格劃分”過程中，各層單元格的信息已經(jīng)預先存儲在計算中心，所以在 “多層柵格掃描”時，只需從計算中心查詢和調用各層信息即可，方便快捷。3.預測點的估計
假定在部署有η個節(jié)點的監(jiān)控區(qū)域內對目標進行定位時，計算得當前柵格層最匹配單元格坐標分別為Ο^ΛλΟ^Μ工，(、，少》)，如圖7所示。則目標位置的預測點坐標由下面
公式給出
權利要求
1.一種基于無線傳感器網(wǎng)絡的目標定位跟蹤系統(tǒng)，其特征在于由無線傳感器節(jié)點、 網(wǎng)關節(jié)點、計算中心和監(jiān)控中心四個基本部分組成，無線傳感器節(jié)點由傳感模塊、通信模塊、處理器模塊和電源模塊組成，人工將多個傳感器節(jié)點部署在監(jiān)控區(qū)內，各無線傳感器節(jié)點相互無線通信，并將數(shù)據(jù)信號傳感給網(wǎng)關節(jié)點，自組成一個無線網(wǎng)絡，網(wǎng)關節(jié)點通過USB 接口與計算中心相聯(lián)，計算中心通過視頻信號線與監(jiān)控中心相聯(lián)。
2.根據(jù)權利要求1所述的基于無線傳感器網(wǎng)絡的目標定位跟蹤系統(tǒng)，其特征在于所述的監(jiān)控區(qū)包括輸管或邊境地區(qū)。
3.根據(jù)權利要求1所述的基于無線傳感器網(wǎng)絡的目標定位跟蹤系統(tǒng)，其特征在于所述的網(wǎng)關節(jié)點包括通信模塊和處理器模塊，通信模塊采用MTS300CA傳感板，處理器模采用具有 USB 接口的 MIB520CB。
4.根據(jù)權利要求1所述的基于無線傳感器網(wǎng)絡的目標定位跟蹤系統(tǒng)，其特征在于所述的計算中心為帶有存儲功能的服務器或計算機。
5.根據(jù)權利要求1所述的基于無線傳感器網(wǎng)絡的目標定位跟蹤系統(tǒng)，其特征在于監(jiān)控中心由一個或多個顯示器組成。
6.一種基于無線傳感器網(wǎng)絡的目標定位跟蹤方法，其特征在于由無線傳感器節(jié)點、 網(wǎng)關節(jié)點、計算中心和監(jiān)控中心四個基本部分組成基于無線傳感器網(wǎng)絡的目標定位跟蹤系統(tǒng)，其具體方法是(1)將一定數(shù)量的具有某種信號感知功能的傳感器節(jié)點隨機或按特定拓撲結構部署在需要監(jiān)控的區(qū)域內；(2)部署在監(jiān)控區(qū)域內若干傳感器節(jié)點按照一定路由協(xié)議自組織成為一個多跳路由網(wǎng)絡，并按照一定的時間周期向網(wǎng)關節(jié)點發(fā)送感知信號數(shù)據(jù)；網(wǎng)關節(jié)點也按相同時間周期將收集到的各節(jié)點信號發(fā)回計算中心進行處理；(3)對監(jiān)控區(qū)域進行多次柵格劃分，將其按精度需求分為若干單元格，按照一定原則賦予每個單元格一個標識；(4)一旦有入侵目標出現(xiàn)在傳感網(wǎng)絡感知范圍內，節(jié)點就會探測到目標發(fā)出信號并將其發(fā)送到網(wǎng)關節(jié)點；網(wǎng)關節(jié)點收集到各節(jié)點發(fā)回的感知信號后，將信號集傳回計算中心進行處理；計算中心根據(jù)傳回的探測信號和已知的單元格標識，按照多層柵格掃描方法找到目標所在的位置，并將位置信號發(fā)給監(jiān)控中心；監(jiān)控中心實時顯示計算中心發(fā)回的目標位置信息，并描繪出目標入侵的路徑，與此同時，采取相應措施對目標實施阻止或打擊。
7.根據(jù)權利要求6所述的基于無線傳感器網(wǎng)絡的目標定位跟蹤方法，其特征在于所述的具有某種信號感知功能的傳感器節(jié)點包括光照、聲音或電磁波傳感器節(jié)點。
8.根據(jù)權利要求6所述的基于無線傳感器網(wǎng)絡的目標定位跟蹤方法，其特征在于所述的傳感器節(jié)點隨機或按特定拓撲結構部署在需要監(jiān)控的區(qū)域內，具體方案為無線傳感器節(jié)點的通信范圍有限，所以節(jié)點的密度必須達到一定的數(shù)量級，才能保證傳感器節(jié)點能自組織成一個網(wǎng)絡，完成節(jié)點與節(jié)點以及節(jié)點與網(wǎng)關之間的通信，在方圓15m內至少有2 — 3個鄰居傳感器節(jié)點，部署后的傳感器密度約為30 — 50個/km2。
全文摘要
一種基于無線傳感器網(wǎng)絡的目標定位跟蹤方法及系統(tǒng)，由無線傳感器節(jié)點、網(wǎng)關節(jié)點、計算中心和監(jiān)控中心四個基本部分組成，無線傳感器節(jié)點由傳感模塊、通信模塊、處理器模塊和電源模塊組成，人工將多個傳感器節(jié)點部署在監(jiān)控區(qū)內，各無線傳感器節(jié)點相互無線通信，并將數(shù)據(jù)信號傳感給網(wǎng)關節(jié)點，自組成一個無線網(wǎng)絡，網(wǎng)關節(jié)點通過USB接口與計算中心相聯(lián)計算中心通過視頻信號線與監(jiān)控中心相聯(lián)。本發(fā)明能對輸油管道或邊境地區(qū)進行全天候不間斷監(jiān)控，對進入監(jiān)控區(qū)域內的入侵目標進行定位跟蹤，輔助指揮員制定處置方案并協(xié)助對入侵目標的打擊。
文檔編號H04W84/18GK102573052SQ20111009179
公開日2012年7月11日 申請日期2011年4月13日 優(yōu)先權日2011年4月13日
發(fā)明者樂俊, 唐九陽, 唐國明, 張羽中, 徐浩, 楊曉亮, 湯大權, 肖衛(wèi)東, 謝羿 申請人:中國人民解放軍國防科學技術大學