[發明專利]一種三維空間下目標定位的3D-PMWSN模型

無效

• 申請號: 201110321268.1
• 申請日: 2011-10-21
• 公開（公告）號: CN103067862A
• 公開（公告）日: 2013-04-24
• 發明（設計）人: 朱煒;王志剛;葉慎敏
• 申請（專利權）人: 鎮江雅迅軟件有限責任公司
• 主分類號: H04W4/04
• 分類號: H04W4/04;H04W84/18
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明基于無線傳感器網絡技術，在三維空間中，利用提出的“一種在三維環境下的無線傳感器網絡節點定位模型(3D-PMWSN)”和算法，對安裝RFID標簽的物體進行定位。并且把此模型和算法與建筑工地的材料管理相結合，提出了一種對三維空間中建筑材料位置跟蹤方法。?

背景技術

無線傳感器網絡(Wireless?Sensor?Network，簡稱WSN)經常需要大量的分布式計算，WSN的節點一般比較簡單，依靠自帶電池供電，要求最大限度節約使用能量，延長電池使用時間。對大多數WSN應用，采用一定機制或算法實現節點定位很重要。定位算法要求：1、算法簡單，以便最大限度地減少運算量，從而盡可能節約有限的能量。2、模型與實際網絡盡量一致，具有實用性。3、便于實現，硬件成本低。?

對于Simic和Sastry在論文“Distributed?Localization?in?Wireless?Ad?Hoc?Networks”(Technical?Report?UCB/ERL?M02/26，Department?of?Electrical?Engineering?and?Computer?Sciences，University?of?California，Berkeley，CA，2002.1.)提出的在無線Ad?Hoc網中的分布式定位模型(以下簡稱分布式定位模型)，具有算法簡單、運算量小的特點，適合無線傳感器網絡對運算量和節能方面的要求，Jongchul?Song等人利用該模型和算法成功在建筑項目的材料管理中得到應用。但該模型的局限性在于，它是在建立在二維的基礎上的，而真實的無傳感器網絡的信號是分布在三維空間上的，例如對于紅外、雷達、RFID等有源信號，它們的信號輻射范圍顯然呈現三維狀態分布，即通訊有?效范圍分布在三維空間中，所以建立三維模型更有接近實際，并且也非常具有實用價值。本文提出的3D-PMWSN(3D-based?Positioning?Model?in?Wireless?Sensor?Networks)模型的最大創新點就是把Simic和Sastry提出的二維空間下的定位模型擴展到三維空間。?

隨著我國現代化進程不斷向新的高度和深度拓展，建筑產業在未來數十年還將是國民經濟的支柱產業。人們對精細建筑、低碳建筑、節能建筑的要求越來越高。建筑項目的管理必定從粗放型變為集約型和經濟型。其中，利用技術手段對建筑材料的入庫、出庫、數量和位置等信息進行實時管理，具有非常重要的意義。而根據調研，國外在這方面的探討雖然已經有近十年的時間了，但真正適應的還很少，而國內還未見此方面的報道。利用此方法可以從宏觀實時了解建筑工地的材料的數量、位置等信息，大大節約管理成本，提高建筑工地的管理效率。?

發明內容

本發明的目的在于：針對以上國內外現有的相關定位技術存在的局限性和不足，提出一種在三維空間下的基于無線傳感器網絡的節點定位方法，實現在空間范圍內的目標定位。并且嘗試把該方法運用到建筑工地的材料管理中，以實現實時跟蹤建筑材料的位置。據統計，建筑材料成本占整個建筑項目總成本的50∽60％，材料的使用狀況直接反映項目的狀況。通過自動跟蹤建筑材料的收發和位置等動態信息，可以改進現有的項目管理水平和效率。另外，隨著近年來自動數據采集技術(ADC)的發展，為在建筑工地現場對材料的收發和位置進行跟蹤提供了可能。但是，根據調研，目前在國外這方面雖然已經有一些探討，但在國內，目前這方面的研究和應用還是空白。?

該方法的基本思想是：從建筑材料進入工地開始，利用附著在其上的RFID標簽，與預先在工地空間設置的READER一起構成一個無線網絡，另外，還建立?監控中心，實現材料的的入場、搬運、存放和使用的全程三維位置跟蹤，減少人力管理成本，避免各種浪費，提高管理的實效性，更好的滿足人們對于建筑材料管理效率的需求。?

本技術發明除了給出詳細的三維定位模型外，還對基于此模型的建筑工地材料跟蹤方法進行了描述：?

1、3D-PMWSN模型簡介?

在空間建立三維直角坐標系，把該坐標系下的一個研究空間進行量化。所有的研究對象都分布在這個研究空間中。研究對象主要有兩種：一個是被定位對象，一個是檢測設備(Reader)。被定位對象在一定范圍內可以感應到檢測設備發出的信號。為了研究方便，被定位對象和探測設備進行簡化，不考慮自身大小，只考慮物理性能。利用多個探測設備對同一個被定位對象感應的空間性質，就可以實現定位。?

下面介紹模型框架、用到的術語以及定義的符號。?