專利名稱：一種基于無線定位的移動節點聚集感知方法
技術領域：
本發明涉及一種基于無線定位的移動節點聚集感知方法，屬于無線通訊節點聚集感知技術領域。
背景技術：
隨著無線通訊、微機電系統、數字電子等技術的發展，各種移動無線網絡的研究和應用呈現出高速增長的態勢，目前最廣泛應用的有手機網絡(如GSM、CDMA, WCDMA,CDMA2000、TD-SCDMA, TD-LTE等)、WLAN和各類Ad hoc網絡。這些網絡除了提供最基本的無線通信和網絡接入功能外，還衍生出多種典型應用，例如無線定位、空中支付、目標跟蹤、智能家居、環境監測、交通管理、物流調配、工業控制、安全警戒等。移動節點聚集感知技術作為無線網絡研究的一項新內容，對于無線網絡應用的豐富和擴展有著重要的意義。例如，在公共安全領域，利用手機與使用者普遍存在的“人機一體”現象，基于手機聚集感知技術，可實現對重要場所人群的實時監測和有效管理，自動判斷人群聚集情況并及早發現人群行為異常的預兆，從而及時采取解決措施，避免災禍的發生；在城市交通管理領域，結合車聯網技術，道路上行駛的每輛車可以看做是一個移動節點，這樣車聯網移動節點聚集感知技術可用于道路交通流量的實時監測，及時發現擁堵路段，協助交通管理部門進行交通疏導，并可為駕駛員提供合理行車路線；在生物習性研究中，研究人員將特定的傳感器節點安裝在研究對象上，通過節點間的相互協作組成移動傳感網(一種特殊的Ad hoc網絡)，這樣通過判定傳感網節點的聚集狀態可以迅速確定生物種群的棲息地點，并實時監測種群的運動狀態和各種生理信息。上述應用中，行人、車輛和動物本質上都是無線節點的移動載體，它們聚集狀態的確定和評估可通過移動節點聚集感知技術來實現。目前，關于移動節點聚集狀態感知的傳統方法主要有人工統計、機械統計、電子計數、射頻識別等，但這些方法普遍存在應用范圍受限、實時性較差、系統建設成本高等問題，尤其不適用于移動節點數目較多和目標區域開放的情況。近年來，基于圖像識別的群體密度識別方法逐漸興起，理論上這種方法可以實現群體密度全天時和全覆蓋統計，但這種方法受環境條件的影響較大(例如晚間判定效果較差甚至誤判)，且存在選點布控復雜、設施投資較大、實時性差、計算復雜度高等問題，這種方法的工程化應用前景尚不明朗。因此，亟需尋找一種實時的、高效的且成本較低的移動節點聚集感知方法，滿足各種應用領域對群體聚集狀態監控的需求。
發明內容
1、目的:本發明的目的是為了解決現有技術的不足，提供一種基于無線定位的移動節點聚集感知方法，通過中心節點集中式估計所有移動節點的位置坐標，并采用網格劃分和密度聚類方式搜索目標區域內的節點聚集簇，從而實現移動節點聚集狀態的自動感知。
2、技術方案:本發明一種基于無線定位的移動節點聚集感知方法，它通過以下步驟來實現:步驟一、初始化無線定位系統；無線定位初始階段，中心節點向目標區域內的所有信標節點發送定位命令數據幀，此命令數據幀中包含校準時間&和測距允許時間At，At取大于0的實數；步驟二、信標節點測量自身到自身感知范圍內所有移動節點的距離，并將測距信息發送到中心節點；信標節點接收到中心節點發送的定位命令數據幀后，將自身系統時間設為h，并向網絡中廣播包含自身ID的請求應答數據幀；在信標節點感知范圍內的移動節點收到請求應答數據幀后發送應答數據幀進行應答，每個信標節點在tf A t時間段內接收移動節點發送的應答數據幀，并根據自身收到的應答數據幀測量自身到相應移動節點的距離；當測距過程結束之后，每個信標節點將其收集到的測距信息發送給中心節點；所述信標節點是指自身位置坐標已知并能測量自身到相鄰節點距離的無線節點；步驟三、中心節點集中式計算目標區域內所有移動節點的位置坐標；中心節點根據信標節點發送的測距信息，集中式計算出目標區域內所有移動節點的位置坐標；具體步驟為:①對于移動節點Ma，a為移動節點的ID，a=l，2，…，A，A為目標區域內的移動節點總數量，取自然數，中心節點根據信標節點NiQ = I, 2，…n)到移動節點Na的測量距離dai (i=l, 2，…n)，n為自然數，建立如下有偏最小二乘模型:
權利要求
1.一種基于無線定位的移動節點聚集感知方法，其特征在于:它通過以下步驟來實現: 步驟一、初始化無線定位系統； 無線定位初始階段，中心節點向目標區域內的所有信標節點發送定位命令數據幀，此命令數據幀中包含校準時間h和測距允許時間A t，A t取大于O的實數； 步驟二、信標節點測量自身到自身感知范圍內所有移動節點的距離，并將測距信息發送到中心節點；信標節點接收到中心節點發送的定位命令數據幀后，將自身系統時間設為h，并向網絡中廣播包含自身ID的請求應答數據幀；在信標節點感知范圍內的移動節點收到請求應答數據幀后發送應答數據幀進行應答，每個信標節點在tf A t時間段內接收移動節點發送的應答數據幀,并根據自身收到的應答數據幀測量自身到相應移動節點的距離；當測距過程結束之后，每個信標節點將其收集到的測距信息發送給中心節點；所述信標節點是指自身位置坐標已知并能測量自身到相鄰節點距離的無線節點； 步驟三、中心節點集中式計算目標區域內所有移動節點的位置坐標；中心節點根據信標節點發送的測距信息，集中式計算出目標區域內所有移動節點的位置坐標； 具體步驟為: ①對于移動節點Ma，a為移動節點的ID，a=l，2，…，A，A為目標區域內的移動節點總數量，取自然數，中心節點根據信標節點NiQ = 1，2，…n)到移動節點Na的測量距離dai (i=l, 2，…n)，n為自然數，建立如下有偏最小二乘模型:
全文摘要
本發明公開了一種基于無線定位的移動節點聚集感知方法，包括以下步驟步驟一、初始化無線定位系統；步驟二、信標節點測量自身到自身感知范圍內所有移動節點的距離，并將測距信息發送到中心節點；步驟三、中心節點集中式計算目標區域內所有移動節點的位置坐標；步驟四、中心節點對目標區域進行網格劃分；步驟五、中心節點通過密度聚類方式搜索每個子網格中的節點聚集簇；步驟六、中心節點對相鄰的節點聚集簇進行合并；步驟七、輸出所有移動節點聚集簇的區域信息及相應節點ID。本發明計算復雜度低，通信消耗少，節點聚集簇搜索速度快且準確度高，可適用于任意場景下移動節點聚集狀態的自動感知，因此本發明具有廣闊的應用前景。
文檔編號H04W52/02GK103079270SQ20131004594
公開日2013年5月1日 申請日期2013年2月5日 優先權日2013年2月5日
發明者郭曉雷, 秘建寧, 張宇 申請人:中國電子科技集團公司電子科學研究院