一種無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中物體定位感知的方法及系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中物體定位感知的方法及系統(tǒng)。該方法包括：傳感器節(jié)點接收到管理節(jié)點的工作指令后開始向鄰居節(jié)點發(fā)送探測消息；傳感器節(jié)點判定從第一鄰居節(jié)點接收的探測消息的信號強度低于閾值，則將傳感器節(jié)點的標(biāo)識以及第一鄰居節(jié)點的標(biāo)識發(fā)送至匯聚節(jié)點或第二鄰居節(jié)點，由匯聚節(jié)點發(fā)送至管理節(jié)點或者由第二鄰居節(jié)點發(fā)送至匯聚節(jié)點并由匯聚節(jié)點發(fā)送至管理節(jié)點；傳感器節(jié)點根據(jù)判定從鄰居節(jié)點接收的探測消息的信號強度不低于閾值，則傳感器節(jié)點向鄰居節(jié)點發(fā)送探測消息并從鄰居節(jié)點接收探測消息。本發(fā)明通過網(wǎng)絡(luò)布設(shè)與節(jié)點的邏輯判斷，降低了節(jié)點的工作時間，使大部分節(jié)點可以有較長的休眠時間，降低了能量的消耗。
【專利說明】一種無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中物體定位感知的方法及系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及無線傳感器網(wǎng)絡(luò)，具體地，涉及一種無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中物體定位感知的方法及系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]無線傳感器網(wǎng)絡(luò)越來越多地得到應(yīng)用，例如用來監(jiān)測天氣、水文、溫度、濕度、位置等等?，F(xiàn)在研究和應(yīng)用中都非常流行的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是物聯(lián)網(wǎng)，其在物流企業(yè)中得到廣泛的應(yīng)用以監(jiān)控貨物的位置。
[0003]通過無線傳感器網(wǎng)絡(luò)來對物體進行定位感知是無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的重要應(yīng)用。在現(xiàn)有的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中，所進行的物體定位感知主要是傳感器節(jié)點本身的位置定位感知。對于非傳感器節(jié)點進入無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的定位感知，傳感器節(jié)點通過聲波、磁場等特征來偵測是否有目標(biāo)出現(xiàn)，并進行跟蹤和定位，會導(dǎo)致無線傳感器節(jié)點的成本顯著上升。
[0004]目前，在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中，國內(nèi)外對目標(biāo)的定位采用的節(jié)點定位機制，包括采用基于信號到達時間(Τ0Α)、基于信號到達的時間差(TD0A)、基于接收信號的強度(RSSI)、基于信號到達的角度(AOA)等幾種方法。
[0005]TOA定位方法是采用信號到達時間來測量距離的，是一種基于電波傳輸時間的定位技術(shù)。己知信號傳播速度，通過測量信號從發(fā)射機傳播到多個接收機所消耗的傳播時間來確定移動用戶的位置。TOA測距的基本思想是測量物體發(fā)射信號的到達時間，并且在發(fā)射信號中要包含發(fā)射時間標(biāo)記以便接收節(jié)點確定發(fā)射信號所傳播的距離。為了避免定位點的模糊性，該方法至少需要三個位置的節(jié)點參與測量。
[0006]TDOA定位法的基本思想是目標(biāo)物體攜帶超聲波收發(fā)器和RF收發(fā)器，通過記錄兩種不同信號在兩個節(jié)點中的傳播時間差，再考慮兩種信號的傳播速度，由傳播時間差計算得到距離。與TOA方法相比，TDOA不需要時間同步，對時間精度的要求比較低，
[0007]RSSI定位方法是采用信號強度來測量距離的。在己知發(fā)射功率的情況下，在接收節(jié)點測量接收功率，從而計算出信號的傳播損耗，再使用理論或經(jīng)驗傳播模型將傳播損耗轉(zhuǎn)化為距離，該技術(shù)主要使用RF信號。
[0008]AOA算法則是一種估算節(jié)點發(fā)送信號方向的技術(shù)，AOA定位法的基本思想是由兩個或者更多節(jié)點發(fā)射信號的到達角度來估計目標(biāo)物體的位置。該方法將距離的測量轉(zhuǎn)換為角度的測量，通過接收信號到達的方向來計算兩個節(jié)點之間的相對方位角，最后通過三角測量法計算目標(biāo)物體坐標(biāo)。
[0009]無線地下傳感器網(wǎng)絡(luò)(WUSN)是指將大部分傳感器節(jié)點埋于地下土壤中，以無線電作為通信載體的傳感器網(wǎng)絡(luò)。無線地下傳感器網(wǎng)絡(luò)具有良好的應(yīng)用價值，可以用來監(jiān)測土壤成分、地下動物巢穴、地下建筑物狀況以及地面上物體移動情況等，為農(nóng)業(yè)、環(huán)保、科學(xué)研究以及安全監(jiān)控等應(yīng)用提供有用的信息。為了節(jié)約無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的鋪設(shè)成本，并實現(xiàn)對物體定位感知的功能，需要提出一種新的實現(xiàn)方案來解決物體定位感知的問題。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0010]本發(fā)明的目的是提供一種無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中物體定位感知的方法及系統(tǒng)，用于實現(xiàn)對無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的物體進行定位感知。
[0011]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中物體定位感知的方法，該無線傳感器網(wǎng)絡(luò)包括傳感器節(jié)點、匯聚節(jié)點和管理節(jié)點，距離所述傳感器節(jié)點為I跳的傳感器節(jié)點為鄰居節(jié)點；該方法包括:傳感器節(jié)點接收到管理節(jié)點的工作指令后開始向鄰居節(jié)點發(fā)送探測消息；在傳感器節(jié)點根據(jù)從所述鄰居節(jié)點接收的探測消息判定從第一鄰居節(jié)點接收的探測消息的信號強度低于信號強度閾值的情況下，則所述傳感器節(jié)點將所述傳感器節(jié)點的標(biāo)識以及所述第一鄰居節(jié)點的標(biāo)識發(fā)送至所述匯聚節(jié)點或距離所述傳感器節(jié)點和所述第一鄰居節(jié)點均為一跳的第二鄰居節(jié)點，由所述匯聚節(jié)點發(fā)送至所述管理節(jié)點或者由所述第二鄰居節(jié)點發(fā)送至所述匯聚節(jié)點并由所述匯聚節(jié)點發(fā)送至所述管理節(jié)點，以對物體進行定位感知；在傳感器節(jié)點根據(jù)從所述鄰居節(jié)點接收的探測消息判定從鄰居節(jié)點接收的探測消息的信號強度不低于信號強度閾值的情況下，則所述傳感器節(jié)點向鄰居節(jié)點發(fā)送探測消息并從鄰居節(jié)點接收探測消息。
[0012]優(yōu)選地，在傳感器節(jié)點根據(jù)從所述鄰居節(jié)點接收的探測消息判定從鄰居節(jié)點接收的探測消息的信號強度低于信號強度閾值的情況下，所述傳感器節(jié)點還將時間信息發(fā)送至所述匯聚節(jié)點或所述第二鄰居節(jié)點，所述時間信息由所述匯聚節(jié)點發(fā)送至所述管理節(jié)點或者由所述第二鄰居節(jié)點發(fā)送至所述匯聚節(jié)點并由所述匯聚節(jié)點發(fā)送至所述管理節(jié)點，所述管理節(jié)點根據(jù)所述時間信息計算物體運動速度。
[0013]優(yōu)選地，所述傳感器節(jié)點分為邊界節(jié)點和非邊界節(jié)點，位于所述無線傳感器網(wǎng)絡(luò)邊界上的節(jié)點為邊界節(jié)點，位于所述無線傳感器網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部的節(jié)點為非邊界節(jié)點。
[0014]優(yōu)選地，所述傳感器節(jié)點的狀態(tài)分為工作狀態(tài)和休眠狀態(tài)，所述邊界節(jié)點的狀態(tài)由管理節(jié)點的工作指令控制，所述非邊界節(jié)點的狀態(tài)根據(jù)接收到的鄰居節(jié)點的探測消息確定或者由管理節(jié)點的工作指令控制；處于工作狀態(tài)的傳感器節(jié)點發(fā)送并接收探測消息，處于休眠狀態(tài)的傳感器節(jié)點僅接收探測消息。
[0015]優(yōu)選地，所述非邊界節(jié)點的狀態(tài)根據(jù)接收到的鄰居節(jié)點的探測消息確定包括:在所述非邊界節(jié)點至少從兩個鄰居節(jié)點接收到所述傳感器節(jié)點的標(biāo)識以及所述第一鄰居節(jié)點的標(biāo)識的情況下，所述非邊界節(jié)點處于工作狀態(tài)(包括繼續(xù)保持工作狀態(tài)或者從休眠狀態(tài)切換到工作狀態(tài))；在所述非邊界節(jié)點至多從一個鄰居節(jié)點接收到所述傳感器節(jié)點的標(biāo)識以及所述第一鄰居節(jié)點的標(biāo)識的情況下，所述非邊界節(jié)點處于休眠狀態(tài)(包括繼續(xù)保持休眠狀態(tài)或者從工作狀態(tài)切換到休眠狀態(tài))。
[0016]優(yōu)選地，所述無線傳感器網(wǎng)絡(luò)為無線地下傳感器網(wǎng)絡(luò)。
[0017]本發(fā)明提供了一種無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中物體定位感知的系統(tǒng)，該無線傳感器網(wǎng)絡(luò)包括傳感器節(jié)點、匯聚節(jié)點和管理節(jié)點，距離所述傳感器節(jié)點為I跳的傳感器節(jié)點為鄰居節(jié)點；所述傳感器節(jié)點，用于在接收到管理節(jié)點的工作指令后開始向鄰居節(jié)點發(fā)送探測消息；在根據(jù)從所述鄰居節(jié)點接收的探測消息判定從第一鄰居節(jié)點接收的探測消息的信號強度低于信號強度閾值的情況下，將所述傳感器節(jié)點的標(biāo)識以及所述第一鄰居節(jié)點的標(biāo)識發(fā)送至所述匯聚節(jié)點或距離所述傳感器節(jié)點和所述第一鄰居節(jié)點均為一跳的第二鄰居節(jié)點，其中所述第二鄰居節(jié)點將所述傳感器節(jié)點的標(biāo)識以及所述第一鄰居節(jié)點的標(biāo)識發(fā)送至所述匯聚節(jié)點；在根據(jù)從所述鄰居節(jié)點接收的探測消息判定從鄰居節(jié)點接收的探測消息的信號強度不低于信號強度閾值的情況下，向鄰居節(jié)點發(fā)送探測消息并從鄰居節(jié)點接收探測消息；所述匯聚節(jié)點，用于將所述傳感器節(jié)點的標(biāo)識以及所述第一鄰居節(jié)點的標(biāo)識發(fā)送至所述管理節(jié)點；所述管理節(jié)點，用于接收所述傳感器節(jié)點的標(biāo)識以及所述第一鄰居節(jié)點的標(biāo)識，并根據(jù)接收所述傳感器節(jié)點的標(biāo)識以及所述第一鄰居節(jié)點的標(biāo)識對物體進行定位感知。
[0018]優(yōu)選地，所述傳感器節(jié)點分為邊界節(jié)點和非邊界節(jié)點，位于所述無線傳感器網(wǎng)絡(luò)邊界上的傳感器節(jié)點為邊界節(jié)點，位于所述無線傳感器網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部的節(jié)點為非邊界節(jié)點。
[0019]優(yōu)選地，所述傳感器節(jié)點的狀態(tài)分為工作狀態(tài)和休眠狀態(tài)，所述邊界節(jié)點的狀態(tài)由管理節(jié)點的工作指令控制，所述非邊界節(jié)點的狀態(tài)根據(jù)接收到的鄰居節(jié)點的探測消息確定或者由管理節(jié)點的工作指令控制；處于工作狀態(tài)的傳感器節(jié)點發(fā)送并接收探測消息，處于休眠狀態(tài)的傳感器節(jié)點僅接收探測消息。
[0020]優(yōu)選地，所述非邊界節(jié)點的狀態(tài)根據(jù)接收到的鄰居節(jié)點的探測消息確定包括:在所述非邊界節(jié)點至少從兩個鄰居節(jié)點接收到所述傳感器節(jié)點的標(biāo)識以及所述第一鄰居節(jié)點的標(biāo)識的情況下，所述非邊界節(jié)點處于工作狀態(tài)(包括繼續(xù)保持工作狀態(tài)或者從休眠狀態(tài)切換到工作狀態(tài))；在所述非邊界節(jié)點至多從一個鄰居節(jié)點接收到所述傳感器節(jié)點的標(biāo)識以及所述第一鄰居節(jié)點的標(biāo)識的情況下，所述非邊界節(jié)點處于休眠狀態(tài)(包括繼續(xù)保持休眠狀態(tài)或者從工作狀態(tài)切換到休眠狀態(tài))。
[0021]本發(fā)明僅需要節(jié)點設(shè)備具備最基礎(chǔ)的通信功能和信號強度檢測功能，并不需要節(jié)點具備偵測物體聲波，磁場等復(fù)雜的感知功能即可對物體的位置進行判斷，且不需要物體攜帶可以與傳感器節(jié)點通信的設(shè)備，從而減少了節(jié)點能量的消耗，并且使節(jié)點的構(gòu)造變得簡單，降低了制造成本。本發(fā)明通過網(wǎng)絡(luò)布設(shè)與節(jié)點的邏輯判斷，降低了節(jié)點的工作時間，使大部分節(jié)點可以有較長的休眠時間，降低了能量的消耗。
[0022]本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點將在隨后的【具體實施方式】部分予以詳細(xì)說明。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0023]附圖是用來提供對本發(fā)明的進一步理解，并且構(gòu)成說明書的一部分，與下面的【具體實施方式】一起用于解釋本發(fā)明，但并不構(gòu)成對本發(fā)明的限制。在附圖中:
[0024]圖1是本發(fā)明提供的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D；
[0025]圖2是本發(fā)明提供的邊界節(jié)點流程圖；
[0026]圖3是本發(fā)明提供的非邊界節(jié)點流程圖。
【具體實施方式】
[0027]以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的【具體實施方式】進行詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解的是，此處所描述的【具體實施方式】僅用于說明和解釋本發(fā)明，并不用于限制本發(fā)明。
[0028]通過研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)物體處于WUSN兩節(jié)點的通信路徑之上時，會對信號強度產(chǎn)生明顯的影響，接收到的信號強度會有顯著的減弱或者無法收到信號，而不同的物體對于信號強度的衰減也不同。WUSN中的特性在地上的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中也存在，因此本發(fā)明所提供的技術(shù)方案不僅應(yīng)用于WUSN中，可以應(yīng)用在地上無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中。[0029]無線傳感器網(wǎng)絡(luò)具有自身的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。在本發(fā)明中，首先需要對傳感器節(jié)點進行布設(shè)，為了可以盡可能準(zhǔn)確的對物體進行定位和追蹤，需要讓傳感器節(jié)點可以完全覆蓋整片監(jiān)控區(qū)域，所以可以采用全等正三邊形，全等正四邊形或者若干類邊長相等的全等形無間隙且不重疊地覆蓋監(jiān)控區(qū)域。無論采用何種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，只有相鄰的無線傳感器節(jié)點才能進行通信，也就是說無線傳感器節(jié)點通信距離為I跳。
[0030]為了便于描述，本發(fā)明采用圖1所示的正三角形網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)進行說明。在該拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中，每一個傳感器節(jié)點均位于三角形頂點，且每個節(jié)點僅與其所在三角形的各頂點互為鄰居節(jié)點，即每一個節(jié)點均與其鄰居節(jié)點構(gòu)成了三角形的邊。鄰居節(jié)點即為處于該節(jié)點傳輸范圍內(nèi)的節(jié)點，也就是一跳能到達的節(jié)點。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)包括傳感器節(jié)點(sensor)、匯聚節(jié)點(sink node)和管理節(jié)點。圖1中未示出匯聚節(jié)點和管理節(jié)點。匯聚節(jié)點可根據(jù)傳感器網(wǎng)絡(luò)的分簇算法自動選出。在監(jiān)測區(qū)域(sensor field)部署傳感器節(jié)點以后，通過匯聚節(jié)點和管理節(jié)點來形成無線傳感器網(wǎng)絡(luò)。傳感器節(jié)點可以逐跳地傳送數(shù)據(jù)。在傳輸過程中監(jiān)測數(shù)據(jù)可能被多個節(jié)點處理，經(jīng)過多跳后路由到匯聚節(jié)點，最后到達管理節(jié)點。用戶通過管理節(jié)點對傳感器網(wǎng)絡(luò)進行配置和管理，發(fā)布監(jiān)測任務(wù)以及收集監(jiān)測數(shù)據(jù)。
[0031]管理節(jié)點可以通過洪泛方式傳播監(jiān)測命令消息到每一個傳感器節(jié)點，收到監(jiān)測命令消息的節(jié)點開始工作。對于傳感器節(jié)點的工作方式，可以進行選擇，例如管理節(jié)點命令傳感器節(jié)點一直處于工作的狀態(tài)。但是為了節(jié)約能耗，一般傳感器節(jié)點會采用在休眠狀態(tài)和工作狀態(tài)中切換的方式。在本發(fā)明中，為了監(jiān)測物體的進入以及運動，對傳感器節(jié)點進行了區(qū)分，即傳感器節(jié)點分為邊界節(jié)點和非邊界節(jié)點，邊界節(jié)點一直處于工作狀態(tài)(除非管理節(jié)點命令其休眠)，而非邊界節(jié)點在需要時從休眠狀態(tài)切換到工作狀態(tài)。邊界節(jié)點是構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)周邊的節(jié)點。接收到管理節(jié)點的監(jiān)測命令消息的傳感器節(jié)點開始工作，向相鄰節(jié)點發(fā)送信息，經(jīng)過tl (可根據(jù)節(jié)點剩余能量，具體情況需求進行設(shè)置)時間后，若沒有監(jiān)測到路徑被阻礙，則只保留邊界節(jié)點工作，其余節(jié)點進入休眠狀態(tài)。節(jié)點在休眠狀態(tài)時，只接收鄰居節(jié)點發(fā)送的數(shù)據(jù)消息，并不對外發(fā)送數(shù)據(jù)消息，從而降低能量的消耗。若監(jiān)測到路徑被阻礙，則相應(yīng)節(jié)點繼續(xù)工作，未被物體影響的非邊界節(jié)點經(jīng)過tl時間后進入休眠狀態(tài)。當(dāng)邊界節(jié)點接收到管理節(jié)點發(fā)布的工作命令后，開始向鄰居節(jié)點發(fā)送數(shù)據(jù)消息。
[0032]為了對物體進行定位感知，本發(fā)明提供了如下的物體定位感知方法,該無線傳感器網(wǎng)絡(luò)包括傳感器節(jié)點、匯聚節(jié)點和管理節(jié)點，距離所述傳感器節(jié)點為I跳的傳感器節(jié)點為鄰居節(jié)點；該方法包括:傳感器節(jié)點接收到管理節(jié)點的工作指令后開始向鄰居節(jié)點發(fā)送探測消息；在傳感器節(jié)點根據(jù)從所述鄰居節(jié)點接收的探測消息判定從第一鄰居節(jié)點接收的探測消息的信號強度低于信號強度閾值的情況下，則所述傳感器節(jié)點將所述傳感器節(jié)點的標(biāo)識以及所述第一鄰居節(jié)點的標(biāo)識發(fā)送至所述匯聚節(jié)點或距離所述傳感器節(jié)點和所述第一鄰居節(jié)點均為一跳的第二鄰居節(jié)點，由所述匯聚節(jié)點發(fā)送至所述管理節(jié)點或者由所述第二鄰居節(jié)點發(fā)送至所述匯聚節(jié)點并由所述匯聚節(jié)點發(fā)送至所述管理節(jié)點，以對物體進行定位感知；在傳感器節(jié)點根據(jù)從所述鄰居節(jié)點接收的探測消息判定從鄰居節(jié)點接收的探測消息的信號強度不低于信號強度閾值的情況下，則所述傳感器節(jié)點向鄰居節(jié)點發(fā)送探測消息并從鄰居節(jié)點接收探測消息。管理節(jié)點發(fā)送的工作指令是控制命令，可以控制傳感器節(jié)點的工作狀態(tài)，例如命令傳感器節(jié)點進入工作狀態(tài)或休眠狀態(tài)，還可以命令工作節(jié)點上傳數(shù)據(jù)。探測消息主要是互為鄰居的傳感器節(jié)點用來定位感知物體的消息，其可以包括表征信號強度降低的路徑，例如通過發(fā)送探測消息的傳感器節(jié)點標(biāo)識和接收傳感器節(jié)點的標(biāo)識來確定。傳感器可以定期發(fā)送探測消息，例如每秒發(fā)送一次探測消息。
[0033]最簡單的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)可以假設(shè)為，在無線網(wǎng)絡(luò)部署完成以后，所有的傳感器節(jié)點一直處于工作狀態(tài)。在這種情況下，一旦傳感器節(jié)點判定接收到的鄰居節(jié)點發(fā)送的探測信號強度降低，就可以將用該傳感器節(jié)點標(biāo)識和該鄰居節(jié)點標(biāo)識表征的路徑發(fā)送到匯聚節(jié)點或第二鄰居節(jié)點，由第二鄰居節(jié)點發(fā)送到匯聚節(jié)點。
[0034]管理節(jié)點可以通過接收到的表征路徑的信息來判定物體所經(jīng)過的路線，從而完成了對物體的定位感知。
[0035]此外，在接收的信號強度降低的情況下，傳感器節(jié)點還可以將時間信息發(fā)送到匯聚節(jié)點或第二鄰居節(jié)點并通過第二鄰居節(jié)點發(fā)送到匯聚節(jié)點。匯聚節(jié)點將時間信息發(fā)送到管理節(jié)點，管理節(jié)點可以通過時間信息來判定物體的運動速度。
[0036]優(yōu)選地，為了解決傳感器節(jié)點的能量消耗，本發(fā)明還可以通過傳感器節(jié)點在工作狀態(tài)和休眠狀態(tài)切換來達到這一目的。為了實現(xiàn)對物體定位感知的功能，將傳感器節(jié)點區(qū)分為邊界節(jié)點和非邊界節(jié)點，位于所述無線傳感器網(wǎng)絡(luò)邊界上的節(jié)點為邊界節(jié)點，位于所述無線傳感器網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部的節(jié)點為非邊界節(jié)點。如上所述，傳感器節(jié)點的狀態(tài)分為工作狀態(tài)和休眠狀態(tài)，邊界節(jié)點的狀態(tài)由管理節(jié)點的工作指令控制，非邊界節(jié)點的狀態(tài)根據(jù)接收到的鄰居節(jié)點的探測消息確定或者由管理節(jié)點的工作指令控制；處于工作狀態(tài)的傳感器節(jié)點發(fā)送并接收探測消息，處于休眠狀態(tài)的傳感器節(jié)點僅接收探測消息。
[0037]在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)部署完成以后，管理節(jié)點可以向所有的傳感器節(jié)點發(fā)送工作指令，命令所有的傳感器節(jié)點處于工作狀態(tài)。為了進行物體定位感知，邊界節(jié)點需要一直處于工作狀態(tài)，除非管理節(jié)點發(fā)出工作指令命令其進入休眠狀態(tài)。而對于非邊界節(jié)點，可以自行在工作狀態(tài)和休眠狀態(tài)之間切換。例如傳感器接收的所有探測消息中，沒有表征路徑的傳感器節(jié)點標(biāo)識，表明沒有物體進入無線傳感器網(wǎng)絡(luò)，則非邊界節(jié)點可以進入休眠狀態(tài)。如果非邊界節(jié)點接收到至少兩個相同的表征路徑的傳感器節(jié)點標(biāo)識，說明有物體進入，并且其與該物體非常接近，需要從休眠狀態(tài)切換到工作狀態(tài)。如果至多只從一個傳感器節(jié)點接收到表征路徑的傳感器節(jié)點標(biāo)識(例如未接收到所述傳感器節(jié)點的標(biāo)識以及所述第一鄰居節(jié)點的標(biāo)識或者只接收到一個傳感器節(jié)點接收到表征路徑的傳感器節(jié)點標(biāo)識)，則該傳感器節(jié)點無需切換到工作狀態(tài)。
[0038]上述的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中物體定位感知方法優(yōu)選地用于無線地下傳感器網(wǎng)絡(luò)中。
[0039]相應(yīng)地，本發(fā)明提供了一種無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中物體定位感知的系統(tǒng)，其特征在于，該無線傳感器網(wǎng)絡(luò)包括傳感器節(jié)點、匯聚節(jié)點和管理節(jié)點，距離所述傳感器節(jié)點為I跳的傳感器節(jié)點為鄰居節(jié)點；所述傳感器節(jié)點，用于在接收到管理節(jié)點的工作指令后開始向鄰居節(jié)點發(fā)送探測消息；在根據(jù)從所述鄰居節(jié)點接收的探測消息判定從第一鄰居節(jié)點接收的探測消息的信號強度低于信號強度閾值的情況下，將所述傳感器節(jié)點的標(biāo)識以及所述第一鄰居節(jié)點的標(biāo)識發(fā)送至所述匯聚節(jié)點或距離所述傳感器節(jié)點和所述第一鄰居節(jié)點均為一跳的第二鄰居節(jié)點，其中所述第二鄰居節(jié)點將所述傳感器節(jié)點的標(biāo)識以及所述第一鄰居節(jié)點的標(biāo)識發(fā)送至所述匯聚節(jié)點；在根據(jù)從所述鄰居節(jié)點接收的探測消息判定從鄰居節(jié)點接收的探測消息的信號強度不低于信號強度閾值的情況下，向鄰居節(jié)點發(fā)送探測消息并從鄰居節(jié)點接收探測消息；所述匯聚節(jié)點，用于將所述傳感器節(jié)點的標(biāo)識以及所述第一鄰居節(jié)點的標(biāo)識發(fā)送至所述管理節(jié)點；所述管理節(jié)點，用于接收所述傳感器節(jié)點的標(biāo)識以及所述第一鄰居節(jié)點的標(biāo)識，并根據(jù)接收所述傳感器節(jié)點的標(biāo)識以及所述第一鄰居節(jié)點的標(biāo)識對物體進行定位感知。
[0040]鑒于許多細(xì)節(jié)已經(jīng)在上述的方法中進行了詳盡的描述，系統(tǒng)各部件的功能在此不再贅述。
[0041]根據(jù)圖1所示的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，下面詳細(xì)描述本發(fā)明提供的一種實施方式。需要說明的是，本發(fā)明提供的實施方式僅用作說明而非限制，特別是針對各個數(shù)據(jù)包的結(jié)構(gòu)，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以做出適當(dāng)?shù)淖冃稳匀荒軐崿F(xiàn)本發(fā)明的物體定位感知。
[0042]如圖1所示的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中，每個傳感器節(jié)點最多有6個鄰居節(jié)點，即該節(jié)點所發(fā)送的數(shù)據(jù)最多被6個相鄰節(jié)點接收。在該傳感器網(wǎng)絡(luò)中，每個節(jié)點都有各自的名稱，如“01” “02” “03”，每兩個節(jié)點的公共邊則可根據(jù)傳感器節(jié)點的名稱設(shè)定為“0102” “0103” “0203”。
[0043]為了完成通信工功能，下面對本發(fā)明所采用數(shù)據(jù)包結(jié)構(gòu)進行說明。
[0044]I)命令消息
[0045]當(dāng)需要各傳感器節(jié)點進行工作或者改變當(dāng)前狀態(tài)時，則管理節(jié)點向每個傳感器節(jié)點發(fā)布命令消息:
[0046]
【權(quán)利要求】
1.一種無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中物體定位感知的方法，其特征在于，該無線傳感器網(wǎng)絡(luò)包括傳感器節(jié)點、匯聚節(jié)點和管理節(jié)點，距離所述傳感器節(jié)點為I跳的傳感器節(jié)點為鄰居節(jié)點；該方法包括: 傳感器節(jié)點接收到管理節(jié)點的工作指令后開始向鄰居節(jié)點發(fā)送探測消息； 在傳感器節(jié)點根據(jù)從所述鄰居節(jié)點接收的探測消息判定從第一鄰居節(jié)點接收的探測消息的信號強度低于信號強度閾值的情況下，則所述傳感器節(jié)點將所述傳感器節(jié)點的標(biāo)識以及所述第一鄰居節(jié)點的標(biāo)識發(fā)送至所述匯聚節(jié)點或距離所述傳感器節(jié)點和所述第一鄰居節(jié)點均為一跳的第二鄰居節(jié)點，由所述匯聚節(jié)點發(fā)送至所述管理節(jié)點或者由所述第二鄰居節(jié)點發(fā)送至所述匯聚節(jié)點并由所述匯聚節(jié)點發(fā)送至所述管理節(jié)點，以對物體進行定位感知；在傳感器節(jié)點根據(jù)從所述鄰居節(jié)點接收的探測消息判定從鄰居節(jié)點接收的探測消息的信號強度不低于信號強度閾值的情況下，則所述傳感器節(jié)點向鄰居節(jié)點發(fā)送探測消息并從鄰居節(jié)點接收探測消息。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在傳感器節(jié)點根據(jù)從所述鄰居節(jié)點接收的探測消息判定從鄰居節(jié)點接收的探測消息的信號強度低于信號強度閾值的情況下，所述傳感器節(jié)點還將時間信息發(fā)送至所述匯聚節(jié)點或所述第二鄰居節(jié)點，所述時間信息由所述匯聚節(jié)點發(fā)送至所述管理節(jié)點或者由所述第二鄰居節(jié)點發(fā)送至所述匯聚節(jié)點并由所述匯聚節(jié)點發(fā)送至所述管理節(jié)點，所述管理節(jié)點根據(jù)所述時間信息計算物體運動速度。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述傳感器節(jié)點分為邊界節(jié)點和非邊界節(jié)點，位于所述無線傳感器網(wǎng)絡(luò)邊界上的節(jié)點為邊界節(jié)點，位于所述無線傳感器網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部的節(jié)點為非邊界節(jié)點。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述傳感器節(jié)點的狀態(tài)分為工作狀態(tài)和休眠狀態(tài)，所述邊界節(jié)點的狀態(tài)由管理節(jié)點的工作指令控制，所述非邊界節(jié)點的狀態(tài)根據(jù)接收到的鄰居節(jié)點的探測消息確定或者由管理節(jié)點的工作指令控制；處于工作狀態(tài)的傳感器節(jié)點發(fā)送并接收探測消息 ，處于休眠狀態(tài)的傳感器節(jié)點僅接收探測消息。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述非邊界節(jié)點的狀態(tài)根據(jù)接收到的鄰居節(jié)點的探測消息確定包括: 在所述非邊界節(jié)點至少從兩個鄰居節(jié)點接收到所述傳感器節(jié)點的標(biāo)識以及所述第一鄰居節(jié)點的標(biāo)識的情況下，所述非邊界節(jié)點處于工作狀態(tài)； 在所述非邊界節(jié)點至多從一個鄰居節(jié)點接收到所述傳感器節(jié)點的標(biāo)識以及所述第一鄰居節(jié)點的標(biāo)識的情況下，所述非邊界節(jié)點處于休眠狀態(tài)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5任意一項所述的方法，其特征在于，所述無線傳感器網(wǎng)絡(luò)為無線地下傳感器網(wǎng)絡(luò)。
7.一種無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中物體定位感知的系統(tǒng)，其特征在于，該無線傳感器網(wǎng)絡(luò)包括傳感器節(jié)點、匯聚節(jié)點和管理節(jié)點，距離所述傳感器節(jié)點為I跳的傳感器節(jié)點為鄰居節(jié)點； 所述傳感器節(jié)點，用于在接收到管理節(jié)點的工作指令后開始向鄰居節(jié)點發(fā)送探測消息；在根據(jù)從所述鄰居節(jié)點接收的探測消息判定從第一鄰居節(jié)點接收的探測消息的信號強度低于信號強度閾值的情況下，將所述傳感器節(jié)點的標(biāo)識以及所述第一鄰居節(jié)點的標(biāo)識發(fā)送至所述匯聚節(jié)點或距離所述傳感器節(jié)點和所述第一鄰居節(jié)點均為一跳的第二鄰居節(jié)點，其中所述第二鄰居節(jié)點將所述傳感器節(jié)點的標(biāo)識以及所述第一鄰居節(jié)點的標(biāo)識發(fā)送至所述匯聚節(jié)點；在根據(jù)從所述鄰居節(jié)點接收的探測消息判定從鄰居節(jié)點接收的探測消息的信號強度不低于信號強度閾值的情況下，向鄰居節(jié)點發(fā)送探測消息并從鄰居節(jié)點接收探測消息； 所述匯聚節(jié)點，用于將所述傳感器節(jié)點的標(biāo)識以及所述第一鄰居節(jié)點的標(biāo)識發(fā)送至所述管理節(jié)點； 所述管理節(jié)點，用于接收所述傳感器節(jié)點的標(biāo)識以及所述第一鄰居節(jié)點的標(biāo)識，并根據(jù)接收所述傳感器節(jié)點的標(biāo)識以及所述第一鄰居節(jié)點的標(biāo)識對物體進行定位感知。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述傳感器節(jié)點分為邊界節(jié)點和非邊界節(jié)點，位于所述無線傳感器網(wǎng)絡(luò)邊界上的傳感器節(jié)點為邊界節(jié)點，位于所述無線傳感器網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部的節(jié)點為非邊界節(jié)點。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述傳感器節(jié)點的狀態(tài)分為工作狀態(tài)和休眠狀態(tài)，所述邊界節(jié)點的狀態(tài)由管理節(jié)點的工作指令控制，所述非邊界節(jié)點的狀態(tài)根據(jù)接收到的鄰居節(jié)點的探測消息確定或者由管理節(jié)點的工作指令控制；處于工作狀態(tài)的傳感器節(jié)點發(fā)送并接收探測消息，處于休眠狀態(tài)的傳感器節(jié)點僅接收探測消息。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述非邊界節(jié)點的狀態(tài)根據(jù)接收到的鄰居節(jié)點的探測消息確定包括: 在所述非邊界節(jié)點至少從兩個鄰居節(jié)點接收到所述傳感器節(jié)點的標(biāo)識以及所述第一鄰居節(jié)點的標(biāo)識的情況下，所述非邊界節(jié)點處于工作狀態(tài)； 在所述非邊界節(jié)點至多從一個鄰居節(jié)點接收到所述傳感器節(jié)點的標(biāo)識以及所述第一鄰居節(jié)點的標(biāo)識的情況下，所述非邊界節(jié)點處于休眠狀態(tài)。
【文檔編號】H04W84/18GK103607763SQ201310653097
【公開日】2014年2月26日 申請日期:2013年12月5日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月5日
【發(fā)明者】李莉, 吳為, 陳建亞, 劉韻潔 申請人:北京郵電大學(xué)