專利名稱：無線網(wǎng)基于最優(yōu)覆蓋算法的單個(gè)無設(shè)備物體追蹤方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種利用無線網(wǎng)技術(shù)來實(shí)現(xiàn)無設(shè)備物體追蹤的方法。本發(fā)明解決了傳
統(tǒng)無線網(wǎng)絡(luò)中無法追蹤無設(shè)備物體的難題，是一種低成本、高效率的無設(shè)備物體追蹤方法。 屬于物體定位追蹤及無線通信領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
物體追蹤技術(shù)一直是一大研究熱點(diǎn)，并有很多實(shí)際的應(yīng)用場景，例如車輛追蹤，戰(zhàn) 場偵測，動物棲息行為監(jiān)測和醫(yī)院里的病人檢測等等。GPS是一項(xiàng)精確性很高的追蹤技術(shù)， 但是它只能夠用于戶外，因?yàn)樵趹魞?nèi)衛(wèi)星信號會被屏蔽。室內(nèi)移動物體的定位則更加復(fù)雜。 激光定位技術(shù)以其測距的精準(zhǔn)而著稱，但是其相關(guān)的設(shè)備非常昂貴，而且也更適合戶外環(huán) 境。目前國內(nèi)外用于物體追蹤的技術(shù)分為2大類，一類是基于射頻技術(shù)，另一類是基于非射 頻技術(shù)。非射頻技術(shù)主要包括有視頻技術(shù)，紅外技術(shù)，壓力技術(shù)，超聲波技術(shù)。視頻技術(shù)利 用多個(gè)攝像頭采集圖像信息，然后通過圖像處理算法捕捉物體。這類技術(shù)通常比較昂貴，而 且不能在黑暗環(huán)境使用。而紅外技術(shù)因?yàn)槠浔旧矸秶邢薜奶匦孕枰浅Ｗ屑?xì)和密集的布 置，才能對物體進(jìn)行定位，而且如果部署得不夠周密，仍然很容易會有漏洞的存在。壓力技 術(shù)是通過放置在地板上的加速和氣壓傳感器來檢測是否有人的腳印通過其檢測范圍，這項(xiàng) 技術(shù)同樣也是需要非常密集的節(jié)點(diǎn)布置才能在要求范圍內(nèi)有效的定位，而且成本比較高。 超聲波技術(shù)一般通過超聲波的飛行時(shí)間法(Time-of-Flight)來獲得位置信息，這項(xiàng)技術(shù) 總是要求被追蹤物體攜帶一個(gè)發(fā)送或接受設(shè)備，例如Bat超聲波系統(tǒng)需要被追蹤物體攜帶 一個(gè)Bat (發(fā)射器)定期發(fā)送超聲波脈沖，或如M0CUS只能測試出通過固定區(qū)域的物體的數(shù) 量。還有就是如Cricket定位系統(tǒng)一樣，通過結(jié)合超聲波和無線射頻，利用兩者接收信號的 時(shí)間差來做距離的測量，這種方法同樣還是需要被追蹤物體攜帶相關(guān)信號接收器。
由于在日常工作生活中各類無線設(shè)備已經(jīng)普遍使用，射頻技術(shù)因其成本低廉而著 稱。相關(guān)的定位技術(shù)有802. ll，電子標(biāo)簽技術(shù)(RFID)和無線傳感器網(wǎng)絡(luò)(WSN)。無線傳感 器網(wǎng)絡(luò)是一種由大量廉價(jià)的無線傳感器所組成的網(wǎng)絡(luò)，能夠協(xié)同地實(shí)時(shí)監(jiān)測、感知和采集 網(wǎng)絡(luò)覆蓋區(qū)域中各種環(huán)境或監(jiān)測對象的信息，并對其進(jìn)行處理，處理后的信息通過無線方 式發(fā)送，并以自組多跳的網(wǎng)絡(luò)方式傳送給觀察者。而目前這些技術(shù)的現(xiàn)有物體追蹤方法都 需要被追蹤物體攜帶無線收發(fā)器，然后通過接收端無線信號強(qiáng)度(RSS)的大小或加上一些 輔助方法來得到物體的位置。這種條件顯然在某些環(huán)境和應(yīng)用中得不到滿足，例如安全或 防盜部門，一些惡意闖入或攻擊者不會攜帶類似設(shè)備來協(xié)助追蹤。 經(jīng)檢索發(fā)現(xiàn)，目前無設(shè)備物體追蹤的方法，如圖像技術(shù)、紅外技術(shù)、壓力技術(shù)，超聲 波技術(shù)等，都有其自身的限制條件，它們存在成本過高，布置困難，或不能適用于黑暗場景 等缺陷。所以他們很難大規(guī)模投入到實(shí)際應(yīng)用中，這樣極大的限制了物體追蹤技術(shù)在實(shí)際 中的應(yīng)用前景。 本發(fā)明填補(bǔ)了這個(gè)技術(shù)空白，將有效解決上述技術(shù)用于無設(shè)備物體追蹤帶來的各 種問題。本發(fā)明采用無線信號(如802. ll或者zigbee等)作為基本輸入源進(jìn)行物體追蹤，在無線網(wǎng)絡(luò)中利用被追蹤物體對環(huán)境的干擾，特別是對無線信號的干擾來進(jìn)行定位追 蹤。由于現(xiàn)在的無線信號是開放的，幾乎免費(fèi)的資源，我們的技術(shù)將在保留無線信號低成本 優(yōu)勢的前提下，獲得相當(dāng)高的精度，從而提供一個(gè)低成本，高效率，隱蔽的且非介入式的實(shí) 時(shí)物體定位追蹤技術(shù)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是，傳統(tǒng)基于無線網(wǎng)絡(luò)的物體追蹤皆需要被追蹤物體攜 帶無線節(jié)點(diǎn)來協(xié)助追蹤。如何在一個(gè)大規(guī)模無線網(wǎng)絡(luò)下，實(shí)現(xiàn)高精度，高精確性，高實(shí)時(shí)性， 和低成本的無設(shè)備目標(biāo)物體追蹤是目前無設(shè)備物體追蹤領(lǐng)域一個(gè)亟待解決的問題。
為實(shí)現(xiàn)上述目的所采用的技術(shù)方案是 首先我們針對無設(shè)備目標(biāo)物體的不同位置對僅僅一對無線節(jié)點(diǎn)信號強(qiáng)度變化的
影響(Dynamic of Radio Signal Strength)進(jìn)行建模。為了能夠更好的切合實(shí)際應(yīng)用，這
對無線節(jié)點(diǎn)被放置在室內(nèi)天花板上。根據(jù)被追蹤物體在地面的位置，來檢測并建模這2者
之間的關(guān)系。常見的模型只基于傳播模型(PropagationModel)。即當(dāng)射頻信號接收端離射
頻信號發(fā)送端的距離越來越遠(yuǎn)， 一般來說接收的信號強(qiáng)度會逐步衰減。這個(gè)模型只考慮到
物體離單個(gè)無線節(jié)點(diǎn)的距離和接受信號強(qiáng)度之間的關(guān)系，并沒有考慮物體在不同位置對信
號強(qiáng)度變化的影響。本發(fā)明是首創(chuàng)致力于建立此類模型。我們研究發(fā)現(xiàn)如果在一個(gè)無物體
移動的環(huán)境內(nèi)，信號強(qiáng)度的變化非常小，幾乎可以忽略不計(jì)。然而當(dāng)物體移動則會對信號強(qiáng)
度產(chǎn)生影響。所以，本發(fā)明采用一定的無線節(jié)點(diǎn)布局和組網(wǎng)技術(shù)，利用移動物體會對不同通
信節(jié)點(diǎn)接收信號強(qiáng)度造成變化的研究模型，再根據(jù)這些節(jié)點(diǎn)的相應(yīng)幾何信息和信號強(qiáng)度變
化來對單個(gè)無設(shè)備目標(biāo)物體進(jìn)行追蹤。這里我們采用廣播模式，即每一個(gè)無線節(jié)點(diǎn)即是發(fā)
送端向其他節(jié)點(diǎn)發(fā)送信號，同時(shí)也是接收端接收其他節(jié)點(diǎn)的信號。對于每一對相互通信的
無線節(jié)點(diǎn)，根據(jù)其產(chǎn)生信號強(qiáng)度的變化值，依據(jù)模型推測出物體可能的范圍，那么對于很多
相互通信的節(jié)點(diǎn)，則有很多這種物體估計(jì)區(qū)域，我們則認(rèn)為重疊區(qū)域最多的地方最有可能
是物體存在的位置。此類算法可以通過集中式服務(wù)處理用計(jì)算幾何理論的方法得到。 本發(fā)明利用無線網(wǎng)絡(luò)，對無設(shè)備物體進(jìn)行追蹤，能達(dá)到的有益效果如下 成本低廉。射頻技術(shù)因其成本低廉而著稱，傳統(tǒng)的無設(shè)備追蹤技術(shù)設(shè)備昂貴，或需
要極其精密的布置。本發(fā)明布置簡單，易于使用，并且可以適用于黑暗環(huán)境； 追蹤精度高。本發(fā)明可以實(shí)現(xiàn)無設(shè)備物體追蹤精度達(dá)到一米以內(nèi)； 實(shí)時(shí)性能高。本發(fā)明可以實(shí)現(xiàn)三秒內(nèi)追蹤無設(shè)備物體的現(xiàn)有位置； 可擴(kuò)展性強(qiáng)。本發(fā)明可使得追蹤系統(tǒng)有很強(qiáng)的擴(kuò)展性，因?yàn)椴贾煤唵危苋菀讘?yīng)用
到大型區(qū)域的追蹤系統(tǒng)中。


下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)一步說明。
圖1為無線網(wǎng)絡(luò)中追蹤無設(shè)備物體示意圖。 圖2為被追蹤物體位置與信號強(qiáng)度變化(RSS Dynamic)示意圖。
圖3為基于單對無線節(jié)點(diǎn)下的物體位置建模示意圖。
圖4為判斷物體存在性的閾值建立示意圖。
圖5為最優(yōu)覆蓋算法示意圖。 其中圖1中所示，一組無線節(jié)點(diǎn)被布置在室內(nèi)天花板上，如圖中的黑圓點(diǎn)所示，每 個(gè)節(jié)點(diǎn)即作為射頻信號發(fā)射器不斷發(fā)送信號也同時(shí)作為射頻信號接收器。地面上的無設(shè)備 物體，比如人，對接收的信號強(qiáng)度產(chǎn)生影響，如圖中的某些無線節(jié)點(diǎn)之間的聯(lián)線，粗的聯(lián)線 代表連接他們的無線節(jié)點(diǎn)之間的信號強(qiáng)度變化大，反而言之，細(xì)的聯(lián)線代表連接他們的無 線節(jié)點(diǎn)之間的信號強(qiáng)度變化小。 其中圖2中所示，兩個(gè)無線節(jié)點(diǎn)被布置在室內(nèi)天花板上，如圖中的兩個(gè)黑原點(diǎn)所 示。d表示射頻發(fā)送器到射頻接收器的距離，巧代表被追蹤物體到射頻發(fā)送器的距離，1~2代 表被追蹤物體到射頻接受器的距離，h表示無線節(jié)點(diǎn)離地面的距離，P工代表無線信號從射頻 發(fā)送器到射頻接收器的直射路徑，P2代表無線信號從射頻發(fā)送器到射頻接收器的地面反射 路徑，P。bj代表無線信號從射頻發(fā)送器到射頻接收器的物體影響路徑。MPL代表2個(gè)無線節(jié) 點(diǎn)的連線在地上的垂直投影線，PL代表在地面上其他與MPL平行的線。MVL代表2個(gè)無線 節(jié)點(diǎn)的連線的垂直平分線在地上的投影線，VL代表在地面上其他與MVL平行的線。
其中圖3中所示L代表矩形的長度，W代表矩形的寬度，這個(gè)矩形是根據(jù)信號強(qiáng)度 變化(RSS Dynamic)估計(jì)的無設(shè)備物體可能位置區(qū)域。 其中圖4中Threshold代表的是區(qū)分有無物體的信號強(qiáng)度變化(RSS Dynamic)值。
其中圖5中的布置成矩形的空心圓點(diǎn)是指布置在室內(nèi)天花板上的無線節(jié)點(diǎn)，實(shí)心 圓代表物體在地面的位置。每個(gè)矩形區(qū)域代表一對無線節(jié)點(diǎn)估計(jì)的物體可能位置區(qū)域。
具體實(shí)施例方式
該發(fā)明的基本思想如圖1所示，在室內(nèi)天花板上布置一些互相通信的無線節(jié)點(diǎn)， 每個(gè)節(jié)點(diǎn)即作為無線射頻發(fā)射器發(fā)送信號，也同時(shí)作為無線射頻接收器接收信號，在沒有 移動物體的時(shí)候，他們之間收到的信號強(qiáng)度是穩(wěn)定的。當(dāng)無設(shè)備物體在周圍的移動則會引 起一些無線節(jié)點(diǎn)之間信號強(qiáng)度產(chǎn)生變化，該發(fā)明利用這些不同無線節(jié)點(diǎn)間信號強(qiáng)度的變化 來追蹤無設(shè)備物體的位置。 該發(fā)明采用無線網(wǎng)絡(luò)中基于最優(yōu)覆蓋算法的單個(gè)無設(shè)備物體追蹤方法。它一共分 為2個(gè)主要步驟，第一個(gè)步驟為建模步驟，這個(gè)步驟的目的主要是針對僅僅一對互相通信 的無線節(jié)點(diǎn)進(jìn)行建模，得到不同無設(shè)備物體位置和信號強(qiáng)度變化之間的關(guān)系。第二個(gè)步驟 為追蹤步驟，具體的實(shí)時(shí)追蹤算法是在這里實(shí)現(xiàn)的。 我們首先介紹第一個(gè)步驟中的建模實(shí)現(xiàn)，圖2所示的是單個(gè)無設(shè)備物體不同位置 對一對互相通信的無線節(jié)點(diǎn)的射頻信號強(qiáng)度所產(chǎn)生的影響示意圖。這對無線節(jié)點(diǎn)中，其中 一個(gè)作為射頻發(fā)射器，另外一個(gè)作為射頻信號接收器。射頻發(fā)射器不斷向射頻信號接收器 發(fā)送信號。為了切合實(shí)際中的應(yīng)用，這對無線節(jié)點(diǎn)被布置在室內(nèi)的天花板上。我們經(jīng)研究 發(fā)現(xiàn)如果在一個(gè)無物體移動的環(huán)境內(nèi)，射頻信號接收器收到的信號強(qiáng)度的變化非常的小， 幾乎可以忽略不計(jì)。然而當(dāng)物體存在則會對信號強(qiáng)度產(chǎn)生影響。根據(jù)雷達(dá)方程式(Radar Equation)，存在的物體對接收到的信號強(qiáng)度變化的影響可以通過如下公式表達(dá)，
n 尸A 尸^ = ^、3 22
(4;r)V 這里ri代表被追蹤物體到射頻發(fā)送器的距離，1~2代表被追蹤物體到射頻接受器的
r2距離，d表示射頻發(fā)送器到射頻接收器的距離。o是被追蹤無設(shè)備物體的雷達(dá)截面(radar cross section)。該值定義為該物體的散射功率(scattered power)禾口入身寸功率密度 (incident power density)的比值。該值的大小與物體的大小和材質(zhì)都有關(guān)系，如果被追 蹤物體是人的時(shí)候，該值l。 Pt是用瓦特表示的發(fā)送功率，Gt是射頻發(fā)送器的天線增益，& 是射頻接收器的天線增益，A是發(fā)送無線電波的波長. 通過上述公式，也就是說對于固定的無設(shè)備物體和一對固定布置的無線射頻發(fā)送 器和接收器，物體對信號強(qiáng)度變化的影響只和巧和r2有關(guān)，其他的參數(shù)都可以看成是固定 大小的常數(shù)。 因此我們通過以上公式，可以證明當(dāng)物體在MPL和MVL時(shí)，通常會對信號強(qiáng)度的變 化產(chǎn)生較大的影響，即使在每條PL或VL上時(shí)，當(dāng)物體在其中點(diǎn)位置時(shí)會對信號強(qiáng)度的變化 產(chǎn)生較大的影響，而當(dāng)物體離該位置越來越遠(yuǎn)時(shí)，對信號強(qiáng)度變化的影響亦會越來越小。另 外，根據(jù)收到的信號強(qiáng)度變化值，物體在地上的可能區(qū)域性形狀是一個(gè)橢圓，如圖2所示。 圖2是圖1的一張俯視圖，以便能夠具體且直觀的說明這個(gè)問題。這里我用一個(gè)外接矩形 來代替這個(gè)橢圓。L是矩形的長度，W是矩形的寬度。這個(gè)長和寬的大小可以通過我們的建 模結(jié)果得到。 圖4是其針對無線節(jié)點(diǎn)之間距離為4米的情況的建模一個(gè)例子。在這里，我們需要 實(shí)現(xiàn)對不同無線節(jié)點(diǎn)距離的設(shè)置進(jìn)行建模，得到不同物體位置和信號強(qiáng)度影響的關(guān)系圖。 因?yàn)镸PL和MVL物體位置會產(chǎn)生最大的信號強(qiáng)度變化，因此，在本例中以此物體位置為測量 標(biāo)準(zhǔn)，我們可以看到，當(dāng)物體在MPL和MVL的中心位置時(shí)信號變化值趨于最大，這里x軸是 物體到MPL和MVL中心點(diǎn)的距離，y軸表示的是信號強(qiáng)度的變化值(dB)。首先我們用一個(gè) 閾值(threshold)去截取這兩條曲線，在MPL信號強(qiáng)度變化線上產(chǎn)生的截距被看作是上述 矩形的長，在MVL信號強(qiáng)度變化線上產(chǎn)生的截距被看作是上述矩形的寬。該閾值的大小定 義為在該無設(shè)備物體不存在的情況下，并且環(huán)境當(dāng)中有其他移動得物體，信號強(qiáng)度變化的 最大值。該值是由于該環(huán)境中的噪聲產(chǎn)生的，所以通常會比較小，比如該例中，噪聲使得信 號強(qiáng)度變化的最大值為0. 7dB.用該閾值在途中截取后，矩形長度L的值為2. 85米，矩形長 度W的值為1. 12米。 我們針對不同距離的一對無線節(jié)點(diǎn)采用以上方式建模后。接下來，在第二個(gè)步驟 中，我們介紹該發(fā)明基于最優(yōu)覆蓋算法的單物體追蹤系統(tǒng)。該系統(tǒng)可以使用任意多的無線 節(jié)點(diǎn)。圖5舉例的是一個(gè)采用16個(gè)無線節(jié)點(diǎn)的追蹤系統(tǒng)，這些節(jié)點(diǎn)目前使用的是Crossbow 公司生產(chǎn)的telosB無線收發(fā)節(jié)點(diǎn)。圖5也是一張俯視圖，這16個(gè)無線節(jié)點(diǎn)被布置成4X4 的網(wǎng)格，被放在在室內(nèi)的天花板上，他們距離地面的高度全部為2. 4米。每個(gè)無線節(jié)點(diǎn)即作 為射頻發(fā)射器固定用廣播方式發(fā)送信號，同時(shí)也作為射頻接收器接收從其他無線節(jié)點(diǎn)發(fā)送 過來的信號，它們的缺省發(fā)射頻率為0dBm，射頻的頻率設(shè)置為2. 4GHz。無線節(jié)點(diǎn)之間的距 離選擇為2m，這個(gè)距離可以通過用戶不同的需求予以調(diào)整，一般來說，距離選擇的比較小， 追蹤的精確性也就較高，但是部署的成本也相應(yīng)提高，因?yàn)椴渴鸬墓?jié)點(diǎn)會相應(yīng)增多。但是節(jié) 點(diǎn)之間距離的選擇應(yīng)該在2m到6m之間，因?yàn)檫^小的節(jié)點(diǎn)距離使得節(jié)點(diǎn)之間收到的信號強(qiáng) 度過強(qiáng)，物體很難引起接收的信號強(qiáng)度發(fā)生過大的改變。過大的節(jié)點(diǎn)距離會使得節(jié)點(diǎn)之間 收到的信號強(qiáng)度過弱，噪聲的干擾也相應(yīng)增大。 該實(shí)時(shí)追蹤算法一共分為2個(gè)子步驟，在初始階段，沒有被追蹤物體的情況下，每個(gè)無線節(jié)點(diǎn)會建立一個(gè)靜態(tài)表，這個(gè)靜態(tài)表儲存了所有鄰居發(fā)送的射頻信號強(qiáng)度。對每個(gè) 發(fā)送鄰居建立一個(gè)鏈接閾值，這個(gè)閾值是從這些接收的信號強(qiáng)度來計(jì)算。初始化所有的無 線節(jié)點(diǎn)后，系統(tǒng)進(jìn)入了追蹤階段。每個(gè)無線節(jié)點(diǎn)測量鄰居節(jié)點(diǎn)的接收信號強(qiáng)度。如果信號 強(qiáng)度的變化值小于閾值，該信號強(qiáng)度變化值被用于更新靜態(tài)表。反而言之，如果信號強(qiáng)度的 變化值高于原來的閾值，該節(jié)點(diǎn)和其鄰居節(jié)點(diǎn)就被認(rèn)為是一條"受影響的無線鏈接"，然后 其信號強(qiáng)度變化值被報(bào)告至網(wǎng)關(guān)(sink)。 單物體追蹤的方法該發(fā)明采用基于最優(yōu)覆蓋算法，具體的算法如下 因?yàn)樗械氖苡绊懙臒o線鏈接已經(jīng)發(fā)送到網(wǎng)關(guān)，因此對于每個(gè)受影響的無線鏈接
我們根據(jù)其無線節(jié)點(diǎn)之間的距離選擇相應(yīng)的模型，然后據(jù)前所述，用其信號強(qiáng)度變化的大
小去截取該模型曲線，因此可以得到該無線鏈接對被監(jiān)控?zé)o設(shè)備物體的一個(gè)區(qū)域估計(jì)，在
這里是一個(gè)根據(jù)模型得到的矩形。在無線節(jié)點(diǎn)網(wǎng)格中有很多這樣的鏈接，因此我們也會有
很多這樣大小不一的矩形。對于不同的矩形我們根據(jù)其信號強(qiáng)度變化值得大小賦予其不同
的權(quán)值。這些矩形之間可能會有重疊，重疊部分的權(quán)值我們按照矩形權(quán)值相加處理，最后我
們選取重疊后權(quán)值最大的區(qū)域認(rèn)為是物體的位置。 具體算法我們采用一個(gè)固定大小的正方形(邊長0. 5米)來掃描整個(gè)網(wǎng)格區(qū)域， 在每一個(gè)掃描點(diǎn)，我們計(jì)算該正方形在該位置的覆蓋，它是該正方形與每個(gè)矩形的相交面 積乘以矩形的權(quán)值并累積總和。覆蓋值最大的位置就是估計(jì)的物體位置。
這里我們用圖中的例子來詳細(xì)說明一下，在圖5中有四條受影響的無線鏈接，在 圖中用實(shí)線來描述，線比較粗的代表其信號強(qiáng)度變化值較大，線比較細(xì)的代表其信號強(qiáng)度 變化值較小。那么根據(jù)模型產(chǎn)生的估計(jì)區(qū)域的大小在圖中為4個(gè)大小各異的矩形，每個(gè)矩 形的權(quán)值是其受影響的無線鏈接的信號強(qiáng)度變化的大小，這里分別用Bp B2， B3， B4來表示， 當(dāng)固定大小的正方形在執(zhí)行掃描任務(wù)的時(shí)候，例如在某位置&與2個(gè)矩形相交，這里假設(shè) 相交面積為Q，(^，那么在該位置Pi的覆蓋Zi，就是C^+C^B"對于每一個(gè)掃描位置Pi都有 一個(gè)相應(yīng)的覆蓋值Zi，這里我們?nèi)∮凶畲蟾采w值Zi的物體位置Pi作為估計(jì)的單個(gè)無設(shè)備物 體位置。 經(jīng)過大量試驗(yàn)證明，我們的算法可以達(dá)到追蹤無設(shè)備物體的平均精確性達(dá)0.99 米，實(shí)時(shí)追蹤的延遲時(shí)間平均不超過3秒。
權(quán)利要求
一種無線網(wǎng)基于最優(yōu)覆蓋算法的單個(gè)無設(shè)備物體追蹤方法，其特征是基于無線網(wǎng)技術(shù)的，通過對無設(shè)備目標(biāo)物體在檢測區(qū)域內(nèi)的不同位置對相互通信的無線節(jié)點(diǎn)信號強(qiáng)度變化的影響進(jìn)行建模，然后通過最優(yōu)覆蓋算法得到最有可能位置。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的無線網(wǎng)基于最優(yōu)覆蓋算法的單個(gè)無設(shè)備物體追蹤方法，其特征是基于無線網(wǎng)技術(shù)，利用無線節(jié)點(diǎn)的通信能力。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的無線網(wǎng)基于最優(yōu)覆蓋算法的單個(gè)無設(shè)備物體追蹤方法，其特征是通過對無設(shè)備目標(biāo)物體在檢測區(qū)域內(nèi)的不同位置對相互通信的無線節(jié)點(diǎn)信號強(qiáng)度變化的影響進(jìn)行建模，每次對無設(shè)備目標(biāo)物體不同位置相對僅一對節(jié)點(diǎn)信號強(qiáng)度變化的影響建模。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的無線網(wǎng)基于最優(yōu)覆蓋算法的單個(gè)無設(shè)備物體追蹤方法，其特征是每次相對僅一對相互通信的無線節(jié)點(diǎn)，對無設(shè)備物體在檢測區(qū)域內(nèi)不同位置進(jìn)行建模。
5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的無線網(wǎng)基于最優(yōu)覆蓋算法的單個(gè)無設(shè)備物體追蹤方法，其特征是利用多對無線節(jié)點(diǎn)之間的信號強(qiáng)度變化進(jìn)行無設(shè)備物體追蹤，從而消除噪音影響，提高追蹤精度。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的無線網(wǎng)基于最優(yōu)覆蓋算法的單個(gè)無設(shè)備物體追蹤方法，其特征是通過最優(yōu)覆蓋算法得到最有可能位置，對于不同無線節(jié)點(diǎn)之間的信號強(qiáng)度變化，根據(jù)模型估計(jì)物體的可能存在的區(qū)域，如果同一個(gè)位置有很多這樣的估計(jì)區(qū)域，則取覆蓋值最大的位置作為輸出。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的無線網(wǎng)基于最優(yōu)覆蓋算法的單個(gè)無設(shè)備物體追蹤方法，其特征是設(shè)置閾值(threshold)區(qū)分有無物體的存在。
8. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的無線網(wǎng)基于最優(yōu)覆蓋算法的單個(gè)無設(shè)備物體追蹤方法，其特征是最優(yōu)覆蓋法需要利用建模的結(jié)果。
9. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的無線網(wǎng)基于最優(yōu)覆蓋算法的單個(gè)無設(shè)備物體追蹤方法，其特征是最優(yōu)覆蓋僅僅對有信號強(qiáng)度變化的無線節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，縮短響應(yīng)時(shí)間，節(jié)省能耗。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種利用無線網(wǎng)技術(shù)，基于最優(yōu)覆蓋算法的單個(gè)無設(shè)備物體追蹤方法。利用布置在室內(nèi)天花板上互相通信的無線傳感器節(jié)點(diǎn)，通過不同無線節(jié)點(diǎn)間信號強(qiáng)度的變化來追蹤無設(shè)備物體的位置。每個(gè)節(jié)點(diǎn)即作為無線射頻發(fā)射器發(fā)送信號，也同時(shí)作為接收器接收信號，由于在沒有移動物體時(shí)，它們之間收到的信號強(qiáng)度是穩(wěn)定的，而移動物體會引起一些節(jié)點(diǎn)之間信號強(qiáng)度產(chǎn)生變化。采用最優(yōu)覆蓋技術(shù)，由于一對通信節(jié)點(diǎn)的信號強(qiáng)度變化大于一定的閾值，就可以根據(jù)模型估算出被追蹤物體可能存在的位置，所以可以認(rèn)為重疊部分最多的位置就是物體最有可能存在的位置，從而實(shí)現(xiàn)對無設(shè)備物體的定位。
文檔編號H04W4/02GK101720057SQ20091019213
公開日2010年6月2日 申請日期2009年9月7日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月7日
發(fā)明者張滇 申請人:廣州市香港科大霍英東研究院