[發(fā)明專利]基于無線光傳感器網(wǎng)絡(luò)的室內(nèi)被動(dòng)跟蹤方法及系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210249146.0
• 申請(qǐng)日: 2012-07-18
• 公開（公告）號(hào): CN102788968A
• 公開（公告）日: 2012-11-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 毛續(xù)飛;劉云浩
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 無錫清華信息科學(xué)與技術(shù)國家實(shí)驗(yàn)室物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)中心
• 主分類號(hào): G01S5/16
• 分類號(hào): G01S5/16
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 胡彬

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種基于無線光傳感器網(wǎng)絡(luò)的室內(nèi)被動(dòng)跟蹤方法及系統(tǒng)，屬于無線自組織網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

隨著通信技術(shù)、傳感器技術(shù)和嵌入式計(jì)算技術(shù)的快速發(fā)展和日益成熟，具有通信、傳感和計(jì)算能力的微型傳感器節(jié)點(diǎn)開始出現(xiàn)，并且被逐漸應(yīng)用到生產(chǎn)和生活之中。這種傳感器網(wǎng)絡(luò)能夠協(xié)調(diào)地感知、采集和處理網(wǎng)絡(luò)覆蓋區(qū)域內(nèi)的各種環(huán)境或監(jiān)測(cè)對(duì)象信息，并發(fā)布給需要這些信息的用戶。傳感器網(wǎng)絡(luò)將邏輯上的信息世界與真實(shí)的物理世界融合在一起，深刻地改變了人與自然的交互方式，其可廣泛地應(yīng)用于軍事國防、工農(nóng)業(yè)控制、生物醫(yī)療、環(huán)境監(jiān)測(cè)、目標(biāo)跟蹤等諸多領(lǐng)域。

在跟蹤移動(dòng)目標(biāo)的問題上，目前主要存在兩種方法。一種是假設(shè)被跟蹤的目標(biāo)已經(jīng)攜帶了某種輔助設(shè)備(比如無線光傳感器結(jié)點(diǎn)，射頻識(shí)別，掌上電腦等等)，從而使得目標(biāo)很容易的被其他固定結(jié)點(diǎn)或監(jiān)測(cè)系統(tǒng)所跟蹤。參考資料例如發(fā)表于2007年ACM?SenSys國際會(huì)議的文獻(xiàn)“Detection?and?Tracking?Using?Wireless?Sensor?Networks”，發(fā)表于2008年ICTTA國際會(huì)議的文獻(xiàn)“Mobile?RFID?Tracking?System”,這種方法一般稱為基于系統(tǒng)的跟蹤。但是這種方法局限性很大，尤其是像在博物館這樣需要受到安全監(jiān)控的地方，任何入館者是不可能攜帶可被跟蹤的輔助設(shè)備的。

另一種是假設(shè)被跟蹤的目標(biāo)是無設(shè)備的，即目標(biāo)沒有攜帶任何可被跟蹤的輔助設(shè)備，因此整個(gè)跟蹤過程是“被動(dòng)的”。目前業(yè)內(nèi)被動(dòng)式跟蹤方法主要有基于視頻的跟蹤以及基于紅外感知跟蹤兩種方法。其中基于視頻的跟蹤方法受到視頻清晰度及數(shù)據(jù)傳輸限制的影響，算法復(fù)雜度高，計(jì)算量較大，使得算法的實(shí)時(shí)性差，精準(zhǔn)度差，應(yīng)用相對(duì)受限。基于紅外感知的被動(dòng)式跟蹤算法只適用于監(jiān)測(cè)具有相對(duì)較高溫度的物體或人體，對(duì)于溫度等于或低于室溫的移動(dòng)物體基本無法監(jiān)測(cè)。還有一種基于信號(hào)衰減的被動(dòng)式跟蹤算法，該類方法主要是基于移動(dòng)物體的遮擋會(huì)影響無線收發(fā)節(jié)點(diǎn)的信號(hào)質(zhì)量，因而根據(jù)信號(hào)的衰減程度來判斷和分析移動(dòng)物體的位置。可是由于信號(hào)衰減的時(shí)變特性，以及受到信號(hào)傳輸?shù)姆瓷洹⒀苌浜驼凵涞惹闆r的影響，基于信號(hào)衰減的被動(dòng)式跟蹤方法通常結(jié)果不準(zhǔn)確。

因此，針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的問題，特別需要一種算法簡單、成本低、精度高、適用范圍廣的被動(dòng)跟蹤方法和系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)的跟蹤。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提出一種基于無線光傳感器網(wǎng)絡(luò)的室內(nèi)被動(dòng)跟蹤方法及系統(tǒng)，通過無線光傳感器、光源和基站組成的無線光傳感器網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)對(duì)室內(nèi)目標(biāo)的被動(dòng)跟蹤，具有結(jié)構(gòu)簡單、成本低、精度高、適用范圍廣等特點(diǎn)，適合大規(guī)模推廣使用。

為達(dá)此目的，本發(fā)明提出了一種基于無線光傳感器網(wǎng)絡(luò)的室內(nèi)被動(dòng)跟蹤方法，其特征在于，包括以下步驟：

將基站覆蓋的室內(nèi)監(jiān)控區(qū)域分成若干小格，所述小格的集合為C，對(duì)所述集合C中的每一個(gè)所述小格設(shè)置一個(gè)概率值；

將若干無線光傳感器分別部署在室內(nèi)監(jiān)控區(qū)域兩側(cè)的垂直線上，同樣將若干光源分別部署在室內(nèi)監(jiān)控區(qū)域兩側(cè)的垂直線上；

用光照水平抽樣值來表征所述基站收集所述無線光傳感器從所述光源接收到的光照水平，所述基站收集所述光照水平抽樣值，如果不變，則表明所述無線光傳感器和所述光源之間不存在目標(biāo)障礙物；

在特定時(shí)間段內(nèi)，所述基站收集所述無線光傳感器從所述光源接收到的所述光照水平抽樣值，如果所述基站收集到所述光照水平抽樣值降低，則表明所述無線光傳感器和所述光源之間存在所述目標(biāo)障礙物，所述無線光傳感器和所述光源之間的連接為活躍連接，所述活躍連接的集合為L，如果獲得大于一個(gè)所述活躍連接，所述活躍連接通過所述小格，增加所述小格的所述概率值，選擇所述概率值最高的所述小格的中心點(diǎn)坐標(biāo)為所述目標(biāo)障礙物的位置；

在所述特定時(shí)間段內(nèi)，當(dāng)所述基站收集到的所述室內(nèi)監(jiān)控區(qū)域只有兩組所述無線光傳感器的所述光照水平抽樣值降低，即獲得一個(gè)所述活躍連接，考慮所述活躍連接對(duì)應(yīng)的所述無線光傳感器組和所述光源組，分別將所述室內(nèi)監(jiān)控區(qū)域兩側(cè)的所述無線光傳感器組中所述光照水平抽樣值下降的所述無線光傳感器與其對(duì)應(yīng)的所述光源組中的所述光源連接，將所述無線光傳感器組中所述光照水平抽樣值不變的所述無線光傳感器與其對(duì)應(yīng)的所述光源組中的所述光源連接，形成一個(gè)四邊形組合區(qū)域，所述目標(biāo)障礙物即在所述四邊形組合區(qū)域，選取所述四邊形組合區(qū)域的中間位置，計(jì)算出所述目標(biāo)障礙物的位置與高度；