一種基于分簇的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)移動(dòng)目標(biāo)定位裝置及方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種基于分簇的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)移動(dòng)目標(biāo)定位裝置及方法,能夠降低裝置的功耗。所述裝置包括:匯聚節(jié)點(diǎn)、簇頭節(jié)點(diǎn)和目標(biāo)測(cè)距節(jié)點(diǎn);所述簇頭節(jié)點(diǎn),用于判斷移動(dòng)目標(biāo)是否進(jìn)入本簇覆蓋區(qū)域,若所述移動(dòng)目標(biāo)進(jìn)入本簇覆蓋區(qū)域,則啟動(dòng)簇內(nèi)的所述目標(biāo)測(cè)距節(jié)點(diǎn)獲取所述移動(dòng)目標(biāo)的測(cè)距數(shù)據(jù);若所述移動(dòng)目標(biāo)沒(méi)進(jìn)入本簇覆蓋區(qū)域,則簇內(nèi)的目標(biāo)測(cè)距節(jié)點(diǎn)進(jìn)入監(jiān)測(cè)值守狀態(tài);所述簇頭節(jié)點(diǎn),還用于接收所述目標(biāo)測(cè)距節(jié)點(diǎn)獲取到的測(cè)距數(shù)據(jù),并對(duì)所述測(cè)距數(shù)據(jù)進(jìn)行融合處理,且將融合處理后的測(cè)距數(shù)據(jù)上報(bào)給所述匯聚節(jié)點(diǎn);所述匯聚節(jié)點(diǎn),用于根據(jù)接收到的融合處理后的所述測(cè)距數(shù)據(jù),獲取所述移動(dòng)目標(biāo)的位置信息。本發(fā)明適用于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)定位技術(shù)領(lǐng)域。
【專利說(shuō)明】
一種基于分簇的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)移動(dòng)目標(biāo)定位裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)定位技術(shù)領(lǐng)域,特別是指一種基于分簇的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)移動(dòng)目標(biāo)定位裝置及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來(lái),越來(lái)越多的工業(yè)、企業(yè)開始使用無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)(Wireless SensorNetWOrks,WSN)測(cè)距數(shù)據(jù),以便監(jiān)控工業(yè)、企業(yè)中工作設(shè)備和環(huán)境的狀態(tài)。WSN與傳統(tǒng)的互聯(lián)網(wǎng)不同,具有資源受限、以數(shù)據(jù)為中心、與應(yīng)用相關(guān)等特點(diǎn),且可以適應(yīng)復(fù)雜多變的環(huán)境,有著廣泛的應(yīng)用前景。
[0003]WSN由很多個(gè)節(jié)點(diǎn)組成,這些集成有傳感器、微處理器單元、通信模塊、電源模塊的微小節(jié)點(diǎn)可以通過(guò)一定方式構(gòu)成一個(gè)網(wǎng)絡(luò),每個(gè)節(jié)點(diǎn)把傳感器測(cè)量到的數(shù)據(jù),通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)最終發(fā)送回控制中心,進(jìn)行分析并采取相應(yīng)的操作。但是WSN數(shù)據(jù)測(cè)量設(shè)備通常采用電池供電,而安裝條件的限制會(huì)導(dǎo)致更換電池非常困難,所以對(duì)數(shù)據(jù)測(cè)量設(shè)備功耗提出了更高的要求。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004]本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種基于分簇的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)移動(dòng)目標(biāo)定位裝置及方法,能夠降低裝置的功耗。
[0005]為解決上述技術(shù)問(wèn)題,本發(fā)明實(shí)施例提供一種基于分簇的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)移動(dòng)目標(biāo)定位裝置,包括:匯聚節(jié)點(diǎn)、簇頭節(jié)點(diǎn)和目標(biāo)測(cè)距節(jié)點(diǎn);
[0006]所述簇頭節(jié)點(diǎn),用于判斷移動(dòng)目標(biāo)是否進(jìn)入本簇覆蓋區(qū)域,若所述移動(dòng)目標(biāo)進(jìn)入本簇覆蓋區(qū)域,則啟動(dòng)簇內(nèi)的所述目標(biāo)測(cè)距節(jié)點(diǎn)獲取所述移動(dòng)目標(biāo)的測(cè)距數(shù)據(jù);若所述移動(dòng)目標(biāo)沒(méi)進(jìn)入本簇覆蓋區(qū)域,則簇內(nèi)的目標(biāo)測(cè)距節(jié)點(diǎn)進(jìn)入監(jiān)測(cè)值守狀態(tài);還用于接收所述目標(biāo)測(cè)距節(jié)點(diǎn)獲取到的測(cè)距數(shù)據(jù),并對(duì)所述測(cè)距數(shù)據(jù)進(jìn)行融合處理,且將融合處理后的測(cè)距數(shù)據(jù)上報(bào)給所述匯聚節(jié)點(diǎn);
[0007]所述匯聚節(jié)點(diǎn),用于根據(jù)接收到的融合處理后的所述測(cè)距數(shù)據(jù),獲取所述移動(dòng)目標(biāo)的位置信息。
[0008]進(jìn)一步地,所述簇頭節(jié)點(diǎn),具體用于接收所述移動(dòng)目標(biāo)廣播的RSSI值,若接收到的所述移動(dòng)目標(biāo)的RSSI值超過(guò)預(yù)設(shè)的閾值,則判斷所述移動(dòng)目標(biāo)進(jìn)入本簇覆蓋區(qū)域,啟動(dòng)簇內(nèi)的所述目標(biāo)測(cè)距節(jié)點(diǎn)獲取所述移動(dòng)目標(biāo)的測(cè)距數(shù)據(jù);若接收到的所述移動(dòng)目標(biāo)的RSSI值不超過(guò)預(yù)設(shè)的閾值,則簇內(nèi)的目標(biāo)測(cè)距節(jié)點(diǎn)進(jìn)入監(jiān)測(cè)值守狀態(tài);
[0009]所述簇頭節(jié)點(diǎn),還具體用于接收所述目標(biāo)測(cè)距節(jié)點(diǎn)獲取到的測(cè)距數(shù)據(jù),并去掉所述測(cè)距數(shù)據(jù)中原有的包頭、包尾及相同的數(shù)據(jù)屬性,且將所述測(cè)距數(shù)據(jù)中剩余的數(shù)據(jù)作為有效數(shù)據(jù)并重新加上包頭、包尾上報(bào)給所述匯聚節(jié)點(diǎn)。
[0010]進(jìn)一步地,所述匯聚節(jié)點(diǎn),還用于預(yù)測(cè)所述移動(dòng)目標(biāo)下一時(shí)刻進(jìn)入的簇覆蓋區(qū)域,并依據(jù)預(yù)測(cè)的所述移動(dòng)目標(biāo)下一時(shí)刻進(jìn)入的簇覆蓋區(qū)域,通知相應(yīng)的簇頭節(jié)點(diǎn)啟動(dòng)本簇內(nèi)的目標(biāo)測(cè)距節(jié)點(diǎn)從監(jiān)測(cè)值守狀態(tài)切換到測(cè)距狀態(tài),對(duì)所述移動(dòng)目標(biāo)進(jìn)行測(cè)距。
[0011 ]進(jìn)一步地,所述裝置還包括:副匯聚節(jié)點(diǎn);
[0012]在無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)初始化時(shí),獲取所述匯聚節(jié)點(diǎn)和所述副匯聚節(jié)點(diǎn),令所述副匯聚節(jié)點(diǎn)處于休眠狀態(tài),由所述匯聚節(jié)點(diǎn)發(fā)出組網(wǎng)指令進(jìn)行全網(wǎng)節(jié)點(diǎn)組網(wǎng);
[0013]所述匯聚節(jié)點(diǎn),還用于定時(shí)發(fā)送?;畎?;
[0014]若所述簇頭節(jié)點(diǎn)在預(yù)定時(shí)間段內(nèi)收不到所述匯聚節(jié)點(diǎn)發(fā)送的?;畎瑒t由所述簇頭節(jié)點(diǎn)喚醒所述副匯聚節(jié)點(diǎn)作為新的匯聚節(jié)點(diǎn),并將融合處理后的測(cè)距數(shù)據(jù)上報(bào)給所述新的匯聚節(jié)點(diǎn);
[0015]所述新的匯聚節(jié)點(diǎn),還用于定時(shí)發(fā)送?;畎?br>[0016]若所述簇頭節(jié)點(diǎn)在預(yù)定時(shí)間段內(nèi)收不到所述新的匯聚節(jié)點(diǎn)發(fā)送的?;畎?,則重新初始化網(wǎng)絡(luò)。
[0017]進(jìn)一步地,所述簇頭節(jié)點(diǎn),還用于定時(shí)發(fā)送保活包;
[0018]若所述目標(biāo)測(cè)距節(jié)點(diǎn)在預(yù)定時(shí)間段內(nèi)收不到本簇簇頭節(jié)點(diǎn)發(fā)送的?;畎?,則在簇內(nèi)重新選出新的簇頭節(jié)點(diǎn)。
[0019]進(jìn)一步地,所述匯聚節(jié)點(diǎn)和所述簇頭節(jié)點(diǎn)之間采用星型網(wǎng)絡(luò)連接;
[0020]所述目標(biāo)測(cè)距節(jié)點(diǎn)和所述簇頭節(jié)點(diǎn)之間采用星型網(wǎng)絡(luò)連接;
[0021 ]所述目標(biāo)測(cè)距節(jié)點(diǎn)采用CSMA/CA方式把獲取到的測(cè)距數(shù)據(jù)發(fā)送到本簇簇頭節(jié)點(diǎn);
[0022]所述簇頭節(jié)點(diǎn)采用CSMA/CA方式把融合處理后的測(cè)距數(shù)據(jù)發(fā)送到所述匯聚節(jié)點(diǎn)。
[0023]進(jìn)一步地,各節(jié)點(diǎn)包括:位于保護(hù)殼內(nèi)的電路板及固定在所述保護(hù)殼外壁上的無(wú)線收發(fā)天線;其中,所述電路板為六層印制電路板。
[0024]進(jìn)一步地,所述電路板包括:組網(wǎng)模塊及目標(biāo)測(cè)距模塊;
[0025]所述無(wú)線收發(fā)天線通過(guò)天線轉(zhuǎn)接線與所述組網(wǎng)模塊及目標(biāo)測(cè)距模塊進(jìn)行通信連接;
[0026]所述組網(wǎng)模塊和目標(biāo)測(cè)距模塊分別使用433MHz和2.4GHz的信道進(jìn)行通信。
[0027]進(jìn)一步地,所述裝置還包括:上位機(jī);
[0028]所述匯聚節(jié)點(diǎn),還用于將獲取的所述移動(dòng)目標(biāo)的位置信息發(fā)送至所述上位機(jī);
[0029]所述上位機(jī),用于顯示所述移動(dòng)目標(biāo)的位置信息。
[0030]本發(fā)明實(shí)施例還提供一種基于分簇的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)移動(dòng)目標(biāo)定位方法,包括:
[0031]判斷移動(dòng)目標(biāo)是否進(jìn)入本簇覆蓋區(qū)域;
[0032]若所述移動(dòng)目標(biāo)進(jìn)入本簇覆蓋區(qū)域,則啟動(dòng)本簇的目標(biāo)測(cè)距節(jié)點(diǎn)獲取所述移動(dòng)目標(biāo)的測(cè)距數(shù)據(jù),并由本簇的簇頭節(jié)點(diǎn)對(duì)本簇的所述目標(biāo)測(cè)距節(jié)點(diǎn)獲取的所述測(cè)距數(shù)據(jù)進(jìn)行融合處理,且由匯聚節(jié)點(diǎn)依據(jù)融合處理后的所述測(cè)距數(shù)據(jù),獲取所述移動(dòng)目標(biāo)的位置信息;
[0033]若所述移動(dòng)目標(biāo)沒(méi)進(jìn)入本簇覆蓋區(qū)域,則本簇的目標(biāo)測(cè)距節(jié)點(diǎn)進(jìn)入監(jiān)測(cè)值守狀
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[0034]本發(fā)明的上述技術(shù)方案的有益效果如下:
[0035]上述方案中,通過(guò)簇頭節(jié)點(diǎn)判斷移動(dòng)目標(biāo)是否進(jìn)入本簇覆蓋區(qū)域,若所述移動(dòng)目標(biāo)進(jìn)入本簇覆蓋區(qū)域,則啟動(dòng)簇內(nèi)的所述目標(biāo)測(cè)距節(jié)點(diǎn)獲取所述移動(dòng)目標(biāo)的測(cè)距數(shù)據(jù);若所述移動(dòng)目標(biāo)沒(méi)進(jìn)入本簇覆蓋區(qū)域,則簇內(nèi)的目標(biāo)測(cè)距節(jié)點(diǎn)進(jìn)入監(jiān)測(cè)值守狀態(tài),從而能夠降低目標(biāo)測(cè)距節(jié)點(diǎn)的功耗,節(jié)省能量,且利用所述簇頭節(jié)點(diǎn)對(duì)所述目標(biāo)測(cè)距節(jié)點(diǎn)獲取到的測(cè)距數(shù)據(jù)進(jìn)行融合處理,能夠提高測(cè)距數(shù)據(jù)的傳輸效率。
【附圖說(shuō)明】
[0036]圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的基于分簇的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)移動(dòng)目標(biāo)定位裝置的結(jié)構(gòu)示意圖一;
[0037]圖2為本發(fā)明實(shí)施例提供的基于分簇的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)移動(dòng)目標(biāo)定位裝置的結(jié)構(gòu)示意圖二;
[0038]圖3為本發(fā)明實(shí)施例提供的移動(dòng)目標(biāo)軌跡預(yù)測(cè)示意圖;
[0039]圖4為本發(fā)明實(shí)施例提供的節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)示意圖;
[0040]圖5為圖4中組網(wǎng)模塊與數(shù)據(jù)處理模塊的詳細(xì)結(jié)構(gòu)示意圖;
[0041 ]圖6為圖4中目標(biāo)測(cè)距模塊與數(shù)據(jù)處理模塊的詳細(xì)結(jié)構(gòu)示意圖;
[0042]圖7為本發(fā)明實(shí)施例提供的基于分簇的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)移動(dòng)目標(biāo)定位方法的流程示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0043]為使本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚,下面將結(jié)合附圖及具體實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)描述。
[0044]實(shí)施例一
[0045]參看圖1所示,本發(fā)明實(shí)施例提供的一種基于分簇的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)移動(dòng)目標(biāo)定位裝置,包括:匯聚節(jié)點(diǎn)、簇頭節(jié)點(diǎn)和目標(biāo)測(cè)距節(jié)點(diǎn);
[0046]所述簇頭節(jié)點(diǎn),用于判斷移動(dòng)目標(biāo)是否進(jìn)入本簇覆蓋區(qū)域,若所述移動(dòng)目標(biāo)進(jìn)入本簇覆蓋區(qū)域,則啟動(dòng)簇內(nèi)的所述目標(biāo)測(cè)距節(jié)點(diǎn)獲取所述移動(dòng)目標(biāo)的測(cè)距數(shù)據(jù);若所述移動(dòng)目標(biāo)沒(méi)進(jìn)入本簇覆蓋區(qū)域,則簇內(nèi)的目標(biāo)測(cè)距節(jié)點(diǎn)進(jìn)入監(jiān)測(cè)值守狀態(tài);還用于接收所述目標(biāo)測(cè)距節(jié)點(diǎn)獲取到的測(cè)距數(shù)據(jù),并對(duì)所述測(cè)距數(shù)據(jù)進(jìn)行融合處理,且將融合處理后的測(cè)距數(shù)據(jù)上報(bào)給所述匯聚節(jié)點(diǎn);
[0047]所述匯聚節(jié)點(diǎn),用于根據(jù)接收到的融合處理后的所述測(cè)距數(shù)據(jù),獲取所述移動(dòng)目標(biāo)的位置信息。
[0048]本發(fā)明實(shí)施例所述的基于分簇的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)移動(dòng)目標(biāo)定位裝置,通過(guò)簇頭節(jié)點(diǎn)判斷移動(dòng)目標(biāo)是否進(jìn)入本簇覆蓋區(qū)域,若所述移動(dòng)目標(biāo)進(jìn)入本簇覆蓋區(qū)域,則啟動(dòng)簇內(nèi)的所述目標(biāo)測(cè)距節(jié)點(diǎn)獲取所述移動(dòng)目標(biāo)的測(cè)距數(shù)據(jù);若所述移動(dòng)目標(biāo)沒(méi)進(jìn)入本簇覆蓋區(qū)域,則簇內(nèi)的目標(biāo)測(cè)距節(jié)點(diǎn)進(jìn)入監(jiān)測(cè)值守狀態(tài),從而能夠降低目標(biāo)測(cè)距節(jié)點(diǎn)的功耗,節(jié)省能量,且利用所述簇頭節(jié)點(diǎn)對(duì)所述目標(biāo)測(cè)距節(jié)點(diǎn)獲取到的測(cè)距數(shù)據(jù)進(jìn)行融合處理,能夠提高測(cè)距數(shù)據(jù)的傳輸效率。
[0049]本發(fā)明實(shí)施例中,各節(jié)點(diǎn)是靜態(tài)的,各節(jié)點(diǎn)的位置已知的,所述目標(biāo)測(cè)距節(jié)點(diǎn)均可以檢測(cè)周圍環(huán)境中的移動(dòng)目標(biāo),所述移動(dòng)目標(biāo)帶有2.4GHz的射頻模塊。
[0050]在前述基于分簇的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)移動(dòng)目標(biāo)定位裝置的【具體實(shí)施方式】中,進(jìn)一步地,所述簇頭節(jié)點(diǎn),具體用于接收所述移動(dòng)目標(biāo)廣播的RSSI值,若接收到的所述移動(dòng)目標(biāo)的RSSI值超過(guò)預(yù)設(shè)的閾值,則判斷所述移動(dòng)目標(biāo)進(jìn)入本簇覆蓋區(qū)域,啟動(dòng)簇內(nèi)的所述目標(biāo)測(cè)距節(jié)點(diǎn)獲取所述移動(dòng)目標(biāo)的測(cè)距數(shù)據(jù);若接收到的所述移動(dòng)目標(biāo)的RSSI值不超過(guò)預(yù)設(shè)的閾值,則簇內(nèi)的目標(biāo)測(cè)距節(jié)點(diǎn)進(jìn)入監(jiān)測(cè)值守狀態(tài)。
[0051]本發(fā)明實(shí)施例中,所述移動(dòng)目標(biāo)定期發(fā)送廣播信號(hào),簇頭節(jié)點(diǎn)接收到所述移動(dòng)目標(biāo)發(fā)送的信號(hào)后,根據(jù)接收到接收信號(hào)強(qiáng)度指示(RSSI ,Received Signal StrengthIndicat1n)值來(lái)判斷所述移動(dòng)目標(biāo)是否進(jìn)入自己的簇覆蓋區(qū)域;具體的,若接收到的所述移動(dòng)目標(biāo)的RSSI值超過(guò)預(yù)設(shè)的閾值,則判斷所述移動(dòng)目標(biāo)進(jìn)入自己的簇覆蓋區(qū)域,啟動(dòng)簇內(nèi)的目標(biāo)測(cè)距節(jié)點(diǎn)獲取所述移動(dòng)目標(biāo)的測(cè)距數(shù)據(jù);否則,簇內(nèi)的目標(biāo)測(cè)距節(jié)點(diǎn)進(jìn)入監(jiān)測(cè)值守狀態(tài),從而節(jié)省能量,提高網(wǎng)絡(luò)的生存周期。
[0052]本發(fā)明實(shí)施例中,所述簇頭節(jié)點(diǎn)收到的測(cè)距數(shù)據(jù)有一定的重合性,簇頭節(jié)點(diǎn)需對(duì)接收到的測(cè)距數(shù)據(jù)進(jìn)行融合處理,能夠提高測(cè)距數(shù)據(jù)的傳輸效率。所述簇頭節(jié)點(diǎn)對(duì)接收到的測(cè)距數(shù)據(jù)進(jìn)行融合處理包括:去掉所述測(cè)距數(shù)據(jù)中原有的包頭、包尾及相同的數(shù)據(jù)屬性,且將所述測(cè)距數(shù)據(jù)中剩余的數(shù)據(jù)作為有效數(shù)據(jù)并重新加上包頭、包尾上報(bào)給所述匯聚節(jié)點(diǎn)。
[0053]本發(fā)明實(shí)施例中,所述匯聚節(jié)點(diǎn)根據(jù)接收到的融合處理后的測(cè)距數(shù)據(jù),可以利用基于RSSI的極大似然估計(jì)定位算法把測(cè)距數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為移動(dòng)目標(biāo)的位置信息,并將該位置信息保存在外擴(kuò)存儲(chǔ)器(FLASH)中,其中,所述外擴(kuò)存儲(chǔ)器FLASH,用于存儲(chǔ)移動(dòng)目標(biāo)的移動(dòng)軌跡。
[0054]在前述基于分簇的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)移動(dòng)目標(biāo)定位裝置的【具體實(shí)施方式】中,進(jìn)一步地,如圖2所示,所述裝置還包括:上位機(jī);
[0055]所述匯聚節(jié)點(diǎn),還用于將獲取的所述移動(dòng)目標(biāo)的位置信息發(fā)送至所述上位機(jī);
[0056]所述上位機(jī),用于顯示所述移動(dòng)目標(biāo)的位置信息。
[0057]在前述基于分簇的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)移動(dòng)目標(biāo)定位裝置的【具體實(shí)施方式】中,進(jìn)一步地,所述匯聚節(jié)點(diǎn),還用于預(yù)測(cè)所述移動(dòng)目標(biāo)下一時(shí)刻進(jìn)入的簇覆蓋區(qū)域,并依據(jù)預(yù)測(cè)的所述移動(dòng)目標(biāo)下一時(shí)刻進(jìn)入的簇覆蓋區(qū)域,通知相應(yīng)的簇頭節(jié)點(diǎn)啟動(dòng)本簇內(nèi)的目標(biāo)測(cè)距節(jié)點(diǎn)從監(jiān)測(cè)值守狀態(tài)切換到測(cè)距狀態(tài),對(duì)所述移動(dòng)目標(biāo)進(jìn)行測(cè)距。
[0058]本發(fā)明實(shí)施例中,如圖3所示,由所述匯聚節(jié)點(diǎn)根據(jù)接收到的融合處理后的測(cè)距數(shù)據(jù),獲取所述移動(dòng)目標(biāo)的位置信息后,還可以通過(guò)卡爾曼濾波軌跡跟蹤算法預(yù)測(cè)所述移動(dòng)目標(biāo)下一時(shí)刻進(jìn)入的簇覆蓋區(qū)域,通知相應(yīng)的簇頭節(jié)點(diǎn)啟動(dòng)移動(dòng)目標(biāo)下一時(shí)刻進(jìn)入的簇覆蓋區(qū)域的目標(biāo)測(cè)距節(jié)點(diǎn)從監(jiān)測(cè)值守狀態(tài)切換到測(cè)距狀態(tài),對(duì)所述移動(dòng)目標(biāo)進(jìn)行測(cè)距,從而保證移動(dòng)目標(biāo)的實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)的同時(shí)能降低系統(tǒng)的功耗。
[0059]在前述基于分簇的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)移動(dòng)目標(biāo)定位裝置的【具體實(shí)施方式】中,進(jìn)一步地,所述裝置還包括:副匯聚節(jié)點(diǎn);
[0060]在無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)初始化時(shí),獲取所述匯聚節(jié)點(diǎn)和所述副匯聚節(jié)點(diǎn),令所述副匯聚節(jié)點(diǎn)處于休眠狀態(tài),由所述匯聚節(jié)點(diǎn)發(fā)出組網(wǎng)指令進(jìn)行全網(wǎng)節(jié)點(diǎn)組網(wǎng);
[0061 ]所述匯聚節(jié)點(diǎn),還用于定時(shí)發(fā)送?;畎?br>[0062]若所述簇頭節(jié)點(diǎn)在預(yù)定時(shí)間段內(nèi)收不到所述匯聚節(jié)點(diǎn)發(fā)送的?;畎?,則由所述簇頭節(jié)點(diǎn)喚醒所述副匯聚節(jié)點(diǎn)作為新的匯聚節(jié)點(diǎn),并將融合處理后的測(cè)距數(shù)據(jù)上報(bào)給所述新的匯聚節(jié)點(diǎn);
[0063]所述新的匯聚節(jié)點(diǎn),還用于定時(shí)發(fā)送?;畎?br>[0064]若所述簇頭節(jié)點(diǎn)在預(yù)定時(shí)間段內(nèi)收不到所述新的匯聚節(jié)點(diǎn)發(fā)送的?;畎瑒t重新初始化網(wǎng)絡(luò)。
[0065]本發(fā)明實(shí)施例中,如圖2所示,所述裝置還包括:副匯聚節(jié)點(diǎn);在網(wǎng)絡(luò)(無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò))初始化時(shí),首先利用隨機(jī)算法選出一個(gè)匯聚節(jié)點(diǎn)和一個(gè)副匯聚節(jié)點(diǎn),令副匯聚節(jié)點(diǎn)處于休眠狀態(tài)??梢酝ㄟ^(guò)節(jié)點(diǎn)的程序倒計(jì)時(shí)功能,倒計(jì)時(shí)時(shí)間到時(shí),由匯聚節(jié)點(diǎn)發(fā)送廣播(ADV)指令,保持全網(wǎng)同步,并發(fā)出組網(wǎng)指令。全網(wǎng)同步后,網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)通過(guò)低功耗自適應(yīng)分簇(Low Energy Adaptive Clustering Hierarchy,LEACH)算法,選出若干個(gè)族頭節(jié)點(diǎn)。族頭節(jié)點(diǎn)可以采用載波偵聽多路訪問(wèn)/沖突避免(Carrier Sense Multiple Access withCollis1n Avoidance,CSMA/CA)方式廣播簇頭信息,告知其他節(jié)點(diǎn)自己當(dāng)選了簇頭,其余節(jié)點(diǎn)(所述其余節(jié)點(diǎn)為網(wǎng)絡(luò)中出匯聚節(jié)點(diǎn)和簇頭節(jié)點(diǎn)以外的節(jié)點(diǎn))根據(jù)接收簇頭節(jié)點(diǎn)廣播的RSSI值,并加入附近的RSSI值最強(qiáng)的簇頭,成為目標(biāo)測(cè)距節(jié)點(diǎn),完成組網(wǎng)。
[0066]本發(fā)明實(shí)施例中,所述匯聚節(jié)點(diǎn)主要負(fù)責(zé)與簇頭節(jié)點(diǎn)通信,主要功能包括:定時(shí)發(fā)送廣播(ADV)指令,保持全網(wǎng)同步;定時(shí)發(fā)送?;畎?,告知其他節(jié)點(diǎn),該匯聚節(jié)點(diǎn)自身處于存活狀態(tài);接收經(jīng)簇頭節(jié)點(diǎn)融合處理后的測(cè)距數(shù)據(jù)并發(fā)送確認(rèn)包(ACK);依據(jù)接收到的多個(gè)測(cè)距數(shù)據(jù)獲取移動(dòng)目標(biāo)的位置信息,并將所述位置信息發(fā)送到上位機(jī),實(shí)時(shí)顯示移動(dòng)目標(biāo)的位置;且根據(jù)移動(dòng)目標(biāo)的運(yùn)動(dòng)情況預(yù)測(cè)移動(dòng)目標(biāo)下一時(shí)刻進(jìn)入的簇覆蓋區(qū)域。
[0067]本發(fā)明實(shí)施例中,所述簇頭節(jié)點(diǎn)主要負(fù)責(zé)管理簇內(nèi)的目標(biāo)測(cè)距節(jié)點(diǎn),主要功能包括:廣播簇頭信息;定時(shí)發(fā)送保活包,告知其他節(jié)點(diǎn),該簇頭節(jié)點(diǎn)存活;接收簇內(nèi)的目標(biāo)測(cè)距節(jié)點(diǎn)獲取的測(cè)距數(shù)據(jù)并發(fā)送ACK;對(duì)接收到的測(cè)距數(shù)據(jù)進(jìn)行融合處理;將融合處理后的測(cè)距數(shù)據(jù)上傳給匯聚節(jié)點(diǎn);并實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)移動(dòng)目標(biāo)的RSSI值,若監(jiān)測(cè)到所述移動(dòng)目標(biāo)的RSSI值超過(guò)預(yù)設(shè)的閾值,則將簇內(nèi)的目標(biāo)測(cè)距節(jié)點(diǎn)切換到測(cè)距狀態(tài)。
[0068]本發(fā)明實(shí)施例中,當(dāng)匯聚節(jié)點(diǎn)因電量耗盡或故障等因素失效時(shí),所述簇頭節(jié)點(diǎn)在預(yù)設(shè)時(shí)間段內(nèi)收不到所述匯聚節(jié)點(diǎn)的?;畎?,則由所述簇頭節(jié)點(diǎn)喚醒所述副匯聚節(jié)點(diǎn)作為新的匯聚節(jié)點(diǎn),并把融合處理后的測(cè)距數(shù)據(jù)發(fā)給所述副匯聚節(jié)點(diǎn)。這樣避免匯聚節(jié)點(diǎn)消耗過(guò)大而頻繁地重建網(wǎng)絡(luò),從而有效減小自組網(wǎng)功耗。
[0069]本發(fā)明實(shí)施例中,當(dāng)新的匯聚節(jié)點(diǎn)因電量耗盡或故障等因素失效時(shí),需重啟組網(wǎng)功能,重新選取合適的匯聚節(jié)點(diǎn)和副匯聚節(jié)點(diǎn),并重新分簇,這時(shí)各節(jié)點(diǎn)的角色也會(huì)發(fā)生相應(yīng)的變化。
[0070]在前述基于分簇的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)移動(dòng)目標(biāo)定位裝置的【具體實(shí)施方式】中,進(jìn)一步地,所述簇頭節(jié)點(diǎn),還用于定時(shí)發(fā)送?;畎?;
[0071]若所述目標(biāo)測(cè)距節(jié)點(diǎn)在預(yù)定時(shí)間段內(nèi)收不到本簇簇頭節(jié)點(diǎn)發(fā)送的?;畎?,則在簇內(nèi)重新選出新的簇頭節(jié)點(diǎn)。
[0072]本發(fā)明實(shí)施例中,所述目標(biāo)測(cè)距節(jié)點(diǎn)主要負(fù)責(zé)測(cè)距數(shù)據(jù)的獲取及發(fā)送,主要功能包括:通過(guò)簇頭節(jié)點(diǎn)廣播的RSSI值,可以通過(guò)CSMA/CA方式加入相應(yīng)的簇;獲取移動(dòng)目標(biāo)的測(cè)距數(shù)據(jù)并向簇頭節(jié)點(diǎn)發(fā)送;接收簇頭節(jié)點(diǎn)的管理信息,例如,狀態(tài)切換信息,具體的,由監(jiān)測(cè)值守狀態(tài)切換到測(cè)距狀態(tài),或,由測(cè)距狀態(tài)切換到監(jiān)測(cè)值守狀態(tài)。
[0073]本發(fā)明實(shí)施例中,由于簇頭節(jié)點(diǎn)需要融合簇內(nèi)的目標(biāo)測(cè)距節(jié)點(diǎn)獲取到的數(shù)據(jù)信息并發(fā)給匯聚節(jié)點(diǎn),能量消耗較快,若是在預(yù)定的時(shí)間段內(nèi),目標(biāo)測(cè)距節(jié)點(diǎn)收不到本簇的簇頭節(jié)點(diǎn)的保活包時(shí),可以采用簇內(nèi)輪替方法在本簇內(nèi)重新選取新的簇頭節(jié)點(diǎn),從而減小因簇頭節(jié)點(diǎn)的死亡和重新組網(wǎng)分簇的開銷。
[0074]在前述基于分簇的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)移動(dòng)目標(biāo)定位裝置的【具體實(shí)施方式】中,進(jìn)一步地,所述匯聚節(jié)點(diǎn)和所述簇頭節(jié)點(diǎn)之間采用星型網(wǎng)絡(luò)連接;
[0075]所述目標(biāo)測(cè)距節(jié)點(diǎn)和所述簇頭節(jié)點(diǎn)之間采用星型網(wǎng)絡(luò)連接;
[0076]所述目標(biāo)測(cè)距節(jié)點(diǎn)采用CSMA/CA方式把獲取到的測(cè)距數(shù)據(jù)發(fā)送到本簇簇頭節(jié)點(diǎn),從而保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶?shí)時(shí)性;
[0077]所述簇頭節(jié)點(diǎn)采用CSMA/CA方式把融合處理后的測(cè)距數(shù)據(jù)發(fā)送到所述匯聚節(jié)點(diǎn)。
[0078]本發(fā)明實(shí)施例中,目標(biāo)測(cè)距節(jié)點(diǎn)發(fā)完測(cè)距數(shù)據(jù)等待簇頭節(jié)點(diǎn)的ACK,若收不到ACK則重發(fā)測(cè)距數(shù)據(jù),重發(fā)機(jī)會(huì)共2次。簇頭節(jié)點(diǎn)發(fā)完數(shù)據(jù)等待匯聚節(jié)點(diǎn)的ACK,若收不到ACK則重發(fā)融合數(shù)據(jù),重發(fā)機(jī)會(huì)共3次。
[0079]在前述基于分簇的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)移動(dòng)目標(biāo)定位裝置的【具體實(shí)施方式】中,進(jìn)一步地,各節(jié)點(diǎn)包括:位于保護(hù)殼內(nèi)的電路板及固定在所述保護(hù)殼外壁上的無(wú)線收發(fā)天線;其中,所述電路板為六層印制電路板。
[0080]本發(fā)明實(shí)施例中,各節(jié)點(diǎn)采用同樣的硬件設(shè)計(jì),從而可以使每個(gè)節(jié)點(diǎn)都有能力實(shí)現(xiàn)所有節(jié)點(diǎn)的功能,這使節(jié)點(diǎn)角色的轉(zhuǎn)換更加靈活。各節(jié)點(diǎn)包括:位于保護(hù)殼內(nèi)的電路板及固定在所述保護(hù)殼外壁上的無(wú)線收發(fā)天線;其中,所述電路板為六層印制電路板,能夠充分保證電路信號(hào)的完整性,從而解決部分電路的阻抗匹配問(wèn)題。
[0081]在前述基于分簇的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)移動(dòng)目標(biāo)定位裝置的【具體實(shí)施方式】中,進(jìn)一步地,所述電路板包括:組網(wǎng)模塊及目標(biāo)測(cè)距模塊;
[0082]所述無(wú)線收發(fā)天線通過(guò)天線轉(zhuǎn)接線與所述組網(wǎng)模塊及目標(biāo)測(cè)距模塊進(jìn)行通信連接,2.4GHz的能夠減少某些金屬保護(hù)殼對(duì)無(wú)線射頻信號(hào)的阻擋和干擾,增大信號(hào)的強(qiáng)度,使無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)更佳高效穩(wěn)定。
[0083]本發(fā)明實(shí)施例中,所述組網(wǎng)模塊和目標(biāo)測(cè)距模塊分別使用433MHz和2.4GHz不同的信道進(jìn)行通信,采用兩種不同的信道,可以防止組網(wǎng)射頻信號(hào)對(duì)測(cè)距數(shù)據(jù)的干擾。具體的,可以通過(guò)433MHz組網(wǎng)模塊進(jìn)行無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的自組織和信息通訊,通過(guò)2.4GHz目標(biāo)測(cè)距模塊進(jìn)行移動(dòng)目標(biāo)位置信息的檢測(cè)和收集。
[0084]本發(fā)明實(shí)施例中,所述電路板還包括:數(shù)據(jù)處理模塊和供電模塊;如圖4所示,所述目標(biāo)測(cè)距模塊通過(guò)uart串口與組網(wǎng)模塊連接,數(shù)據(jù)處理模塊分別通過(guò)SPIl和SPI2跟組網(wǎng)模塊的射頻處理器和目標(biāo)測(cè)距模塊相連,通過(guò)相互連接的接口實(shí)現(xiàn)模塊之間的數(shù)據(jù)交換;所述供電模塊可以是高容量可更換鋰亞硫電池,負(fù)責(zé)給所述目標(biāo)測(cè)距模塊、組網(wǎng)模塊、數(shù)據(jù)處理模塊供電,從而讓各節(jié)點(diǎn)工作的更持久。
[0085]如圖5所示,所述數(shù)據(jù)處理模塊可以采用STM32F429芯片,它具有較高的處理頻率和內(nèi)存。所述組網(wǎng)模塊包括:射頻芯片SX1278和射頻處理器STM32F103,其中,SX1278配置為433MHz通信頻段。STM32F103與SX1278之間通過(guò)SPI2(103)接口相連,當(dāng)節(jié)點(diǎn)要向外發(fā)送數(shù)據(jù)包時(shí),射頻處理器STM32F103將數(shù)據(jù)包發(fā)送到射頻芯片SX1278上,由射頻芯片SX1278將數(shù)據(jù)包發(fā)出;當(dāng)節(jié)點(diǎn)的射頻芯片接收到數(shù)據(jù)包時(shí),通過(guò)SPI2( 103)接口傳送到射頻處理器STM32F103中,由射頻處理器STM32F103進(jìn)行分析和處理。射頻處理器STM32F103與數(shù)據(jù)處理芯片STM32F429通過(guò)3?11(103)相連。31132?429對(duì)目標(biāo)測(cè)距模塊獲取的測(cè)距數(shù)據(jù)進(jìn)行處理得到移動(dòng)目標(biāo)的位置信息,并通過(guò)SPII (429)發(fā)送給射頻處理器STM32F103,進(jìn)而將位置信息發(fā)送給本簇的簇頭節(jié)點(diǎn)。簇頭節(jié)點(diǎn)上傳給匯聚節(jié)點(diǎn),匯聚節(jié)點(diǎn)傳給上位機(jī),最后在上位機(jī)上顯示移動(dòng)目標(biāo)的位置信息。
[0086]如圖6所示,所述目標(biāo)測(cè)距模塊可以是Nanotron測(cè)距模塊,工作在2.4GHz頻段,能夠靈活地提供31.25Kbps到2Mbps范圍的數(shù)據(jù)傳輸率,自身帶有RSSI的功能。數(shù)據(jù)處理芯片STM32F429與所述目標(biāo)測(cè)距模塊之間通過(guò)SPI2(429)相連,所述目標(biāo)測(cè)距模塊通過(guò)SPI接口將獲取的測(cè)距數(shù)據(jù)發(fā)送給數(shù)據(jù)處理芯片STM32F429,再由STM32F429得到移動(dòng)目標(biāo)的位置,預(yù)測(cè)移動(dòng)目標(biāo)下一時(shí)刻的位置,并將得到的移動(dòng)目標(biāo)的位置信息通過(guò)SPI1(429)發(fā)給組網(wǎng)豐旲塊。
[0087]本發(fā)明實(shí)施例提供的基于分簇的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)移動(dòng)目標(biāo)定位裝置的工作流程可以包括:
[0088]S1:在網(wǎng)絡(luò)初始化時(shí),利用隨機(jī)算法獲取一個(gè)匯集節(jié)點(diǎn)和一個(gè)副匯聚節(jié)點(diǎn),并令所述副匯聚節(jié)點(diǎn)處于休眠狀態(tài)。
[0089]S2:匯聚節(jié)點(diǎn)發(fā)送ADV指令,保持全網(wǎng)同步;定時(shí)發(fā)送保活包,告知其他節(jié)點(diǎn),該匯聚節(jié)點(diǎn)自身處于存活狀態(tài)。
[0090]S3:全網(wǎng)同步后,利用LEACH算法選出簇頭節(jié)點(diǎn)。
[0091 ] S4:簇頭節(jié)點(diǎn)用CSMA/CA方式廣播簇頭信息,告知其他節(jié)點(diǎn)自己當(dāng)選了簇頭;定時(shí)發(fā)送?;畎嬷渌?jié)點(diǎn),該簇頭節(jié)點(diǎn)自身處于存活狀態(tài)。
[0092]S5:其余節(jié)點(diǎn)用CSMA/CA方式在預(yù)定時(shí)間內(nèi)申請(qǐng)加入附近的RSSI信號(hào)最強(qiáng)的簇頭,等待簇頭的ACK,如果預(yù)定時(shí)間內(nèi)收不到簇頭的ACK,則重新發(fā)送申請(qǐng)加入簇的信息。
[0093]S6:簇頭節(jié)點(diǎn)回復(fù)ACK,確認(rèn)節(jié)點(diǎn)申請(qǐng)加入該簇成功,節(jié)點(diǎn)成為目標(biāo)測(cè)距節(jié)點(diǎn),可以對(duì)移動(dòng)目標(biāo)進(jìn)行測(cè)距。
[0094]S7:目標(biāo)測(cè)距節(jié)點(diǎn)采用CSMA/CA方式獲取測(cè)距數(shù)據(jù)并向簇頭節(jié)點(diǎn)發(fā)送,等待簇頭節(jié)點(diǎn)回復(fù)ACK,如果預(yù)定時(shí)間內(nèi)收不到簇頭節(jié)點(diǎn)的ACK,則重新發(fā)送測(cè)距數(shù)據(jù),重發(fā)次數(shù)共2次。
[0095]S8:目標(biāo)測(cè)距節(jié)點(diǎn)若在預(yù)設(shè)的時(shí)間段內(nèi)收不到簇頭節(jié)點(diǎn)的保活包,則在簇內(nèi)重新選舉新的簇頭節(jié)點(diǎn);新的簇頭通知本簇內(nèi)的目標(biāo)測(cè)距節(jié)點(diǎn)自己的信息;這個(gè)過(guò)程不影響其他簇的正常工作。
[0096]S9:簇頭節(jié)點(diǎn)接收簇內(nèi)的目標(biāo)測(cè)距節(jié)點(diǎn)的測(cè)距數(shù)據(jù)并發(fā)送ACK。
[0097]S10:簇頭節(jié)點(diǎn)對(duì)接收到的測(cè)距數(shù)據(jù)進(jìn)行融合處理。
[0098]SI 1:簇頭節(jié)點(diǎn)采用CSMA/CA方式將融合處理后的測(cè)距數(shù)據(jù)發(fā)送到匯聚節(jié)點(diǎn),等待匯聚節(jié)點(diǎn)的ACK,如果預(yù)定時(shí)間內(nèi)收不到匯聚節(jié)點(diǎn)的ACK,則重新發(fā)送融合數(shù)據(jù),重發(fā)次數(shù)共3次。
[0099]S12:匯聚節(jié)點(diǎn)收集簇頭的數(shù)據(jù)并發(fā)送ACK。
[0100]S13:簇頭節(jié)點(diǎn)若在預(yù)定的時(shí)間段內(nèi)收不到匯聚節(jié)點(diǎn)的?;畎瑒t廣播信息確認(rèn)匯聚節(jié)點(diǎn)死亡并喚醒副匯聚節(jié)點(diǎn),把數(shù)據(jù)發(fā)給副匯聚節(jié)點(diǎn)。
[0101]S14:副匯集節(jié)點(diǎn)收到喚醒信號(hào)后成為新的匯聚節(jié)點(diǎn),廣播信息告訴簇頭節(jié)點(diǎn)新匯聚節(jié)點(diǎn)的信息。
[0102]S15:當(dāng)副匯聚節(jié)點(diǎn)因電量耗盡或故障等因素失效時(shí),網(wǎng)絡(luò)重新初始化,轉(zhuǎn)到SI。
[0103]S16:匯聚節(jié)點(diǎn)通過(guò)卡爾曼濾波算法對(duì)多個(gè)測(cè)距數(shù)據(jù)進(jìn)行優(yōu)化處理,剔除誤差較大的異常數(shù)據(jù)。
[0104]S17:匯聚節(jié)點(diǎn)根據(jù)收到的測(cè)距數(shù)據(jù)通過(guò)基于RSSI的極大似然估計(jì)定位算法把測(cè)距數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為移動(dòng)目標(biāo)位置,并將其保存在外擴(kuò)存儲(chǔ)器FLASH(用以存儲(chǔ)移動(dòng)目標(biāo)的移動(dòng)軌跡)中。
[0105]S18:匯聚節(jié)點(diǎn)通過(guò)卡爾曼濾波軌跡跟蹤算法預(yù)測(cè)移動(dòng)目標(biāo)下一時(shí)刻進(jìn)入的簇覆蓋區(qū)域,通知相應(yīng)簇頭節(jié)點(diǎn)啟動(dòng)移動(dòng)目標(biāo)下一時(shí)刻進(jìn)入的簇覆蓋區(qū)域的目標(biāo)測(cè)距節(jié)點(diǎn)進(jìn)行測(cè)距。
[0106]S19:匯聚節(jié)點(diǎn)將得到的移動(dòng)目標(biāo)位置信息發(fā)送到上位機(jī),實(shí)時(shí)顯示移動(dòng)目標(biāo)位置。
[0107]實(shí)施例二
[0108]本發(fā)明還提供一種基于分簇的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)移動(dòng)目標(biāo)定位方法的【具體實(shí)施方式】,由于本發(fā)明提供的基于分簇的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)移動(dòng)目標(biāo)定位方法與前述基于分簇的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)移動(dòng)目標(biāo)定位裝置的【具體實(shí)施方式】相對(duì)應(yīng),該基于分簇的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)移動(dòng)目標(biāo)定位方法可以通過(guò)執(zhí)行上述方法【具體實(shí)施方式】中的流程步驟來(lái)實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的,因此上述基于分簇的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)移動(dòng)目標(biāo)定位裝置【具體實(shí)施方式】中的解釋說(shuō)明,也適用于本發(fā)明提供的基于分簇的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)移動(dòng)目標(biāo)定位方法的【具體實(shí)施方式】,在本發(fā)明以下的【具體實(shí)施方式】中將不再贅述。
[0109]如圖7所示,本發(fā)明實(shí)施例還提供一種基于分簇的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)移動(dòng)目標(biāo)定位方法,包括:
[0110]步驟101:判斷移動(dòng)目標(biāo)是否進(jìn)入本簇覆蓋區(qū)域;
[0111]步驟102:若所述移動(dòng)目標(biāo)進(jìn)入本簇覆蓋區(qū)域,則啟動(dòng)本簇的目標(biāo)測(cè)距節(jié)點(diǎn)獲取所述移動(dòng)目標(biāo)的測(cè)距數(shù)據(jù),并由本簇的簇頭節(jié)點(diǎn)對(duì)本簇的所述目標(biāo)測(cè)距節(jié)點(diǎn)獲取的所述測(cè)距數(shù)據(jù)進(jìn)行融合處理,且由匯聚節(jié)點(diǎn)依據(jù)融合處理后的所述測(cè)距數(shù)據(jù),獲取所述移動(dòng)目標(biāo)的位置信息;
[0112]步驟103:若所述移動(dòng)目標(biāo)沒(méi)進(jìn)入本簇覆蓋區(qū)域,則本簇的目標(biāo)測(cè)距節(jié)點(diǎn)進(jìn)入監(jiān)測(cè)值守狀態(tài)。
[0113]本發(fā)明實(shí)施例所述的基于分簇的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)移動(dòng)目標(biāo)定位方法,通過(guò)簇頭節(jié)點(diǎn)判斷移動(dòng)目標(biāo)是否進(jìn)入本簇覆蓋區(qū)域,若所述移動(dòng)目標(biāo)進(jìn)入本簇覆蓋區(qū)域,則啟動(dòng)簇內(nèi)的所述目標(biāo)測(cè)距節(jié)點(diǎn)獲取所述移動(dòng)目標(biāo)的測(cè)距數(shù)據(jù);若所述移動(dòng)目標(biāo)沒(méi)進(jìn)入本簇覆蓋區(qū)域,則簇內(nèi)的目標(biāo)測(cè)距節(jié)點(diǎn)進(jìn)入監(jiān)測(cè)值守狀態(tài),從而能夠降低目標(biāo)測(cè)距節(jié)點(diǎn)的功耗,節(jié)省能量,且利用所述簇頭節(jié)點(diǎn)對(duì)所述目標(biāo)測(cè)距節(jié)點(diǎn)獲取到的測(cè)距數(shù)據(jù)進(jìn)行融合處理,能夠提高測(cè)距數(shù)據(jù)的傳輸效率。
[0114]以上所述是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式,應(yīng)當(dāng)指出,對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō),在不脫離本發(fā)明所述原理的前提下,還可以做出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾,這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種基于分簇的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)移動(dòng)目標(biāo)定位裝置,其特征在于,包括:匯聚節(jié)點(diǎn)、簇頭節(jié)點(diǎn)和目標(biāo)測(cè)距節(jié)點(diǎn); 所述簇頭節(jié)點(diǎn),用于判斷移動(dòng)目標(biāo)是否進(jìn)入本簇覆蓋區(qū)域,若所述移動(dòng)目標(biāo)進(jìn)入本簇覆蓋區(qū)域,則啟動(dòng)簇內(nèi)的所述目標(biāo)測(cè)距節(jié)點(diǎn)獲取所述移動(dòng)目標(biāo)的測(cè)距數(shù)據(jù);若所述移動(dòng)目標(biāo)沒(méi)進(jìn)入本簇覆蓋區(qū)域,則簇內(nèi)的目標(biāo)測(cè)距節(jié)點(diǎn)進(jìn)入監(jiān)測(cè)值守狀態(tài);還用于接收所述目標(biāo)測(cè)距節(jié)點(diǎn)獲取到的測(cè)距數(shù)據(jù),并對(duì)所述測(cè)距數(shù)據(jù)進(jìn)行融合處理,且將融合處理后的測(cè)距數(shù)據(jù)上報(bào)給所述匯聚節(jié)點(diǎn); 所述匯聚節(jié)點(diǎn),用于根據(jù)接收到的融合處理后的所述測(cè)距數(shù)據(jù),獲取所述移動(dòng)目標(biāo)的位置信息。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于分簇的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)移動(dòng)目標(biāo)定位裝置,其特征在于,所述簇頭節(jié)點(diǎn),具體用于接收所述移動(dòng)目標(biāo)廣播的RSSI值,若接收到的所述移動(dòng)目標(biāo)的RSSI值超過(guò)預(yù)設(shè)的閾值,則判斷所述移動(dòng)目標(biāo)進(jìn)入本簇覆蓋區(qū)域,啟動(dòng)簇內(nèi)的所述目標(biāo)測(cè)距節(jié)點(diǎn)獲取所述移動(dòng)目標(biāo)的測(cè)距數(shù)據(jù);若接收到的所述移動(dòng)目標(biāo)的RSSI值不超過(guò)預(yù)設(shè)的閾值,則簇內(nèi)的目標(biāo)測(cè)距節(jié)點(diǎn)進(jìn)入監(jiān)測(cè)值守狀態(tài); 所述簇頭節(jié)點(diǎn),還具體用于接收所述目標(biāo)測(cè)距節(jié)點(diǎn)獲取到的測(cè)距數(shù)據(jù),并去掉所述測(cè)距數(shù)據(jù)中原有的包頭、包尾及相同的數(shù)據(jù)屬性,且將所述測(cè)距數(shù)據(jù)中剩余的數(shù)據(jù)作為有效數(shù)據(jù)并重新加上包頭、包尾上報(bào)給所述匯聚節(jié)點(diǎn)。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于分簇的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)移動(dòng)目標(biāo)定位裝置,其特征在于,所述匯聚節(jié)點(diǎn),還用于預(yù)測(cè)所述移動(dòng)目標(biāo)下一時(shí)刻進(jìn)入的簇覆蓋區(qū)域,并依據(jù)預(yù)測(cè)的所述移動(dòng)目標(biāo)下一時(shí)刻進(jìn)入的簇覆蓋區(qū)域,通知相應(yīng)的簇頭節(jié)點(diǎn)啟動(dòng)本簇內(nèi)的目標(biāo)測(cè)距節(jié)點(diǎn)從監(jiān)測(cè)值守狀態(tài)切換到測(cè)距狀態(tài),對(duì)所述移動(dòng)目標(biāo)進(jìn)行測(cè)距。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于分簇的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)移動(dòng)目標(biāo)定位裝置,其特征在于,所述裝置還包括:副匯聚節(jié)點(diǎn); 在無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)初始化時(shí),獲取所述匯聚節(jié)點(diǎn)和所述副匯聚節(jié)點(diǎn),令所述副匯聚節(jié)點(diǎn)處于休眠狀態(tài),由所述匯聚節(jié)點(diǎn)發(fā)出組網(wǎng)指令進(jìn)行全網(wǎng)節(jié)點(diǎn)組網(wǎng); 所述匯聚節(jié)點(diǎn),還用于定時(shí)發(fā)送?;畎?若所述簇頭節(jié)點(diǎn)在預(yù)定時(shí)間段內(nèi)收不到所述匯聚節(jié)點(diǎn)發(fā)送的?;畎?,則由所述簇頭節(jié)點(diǎn)喚醒所述副匯聚節(jié)點(diǎn)作為新的匯聚節(jié)點(diǎn),并將融合處理后的測(cè)距數(shù)據(jù)上報(bào)給所述新的匯聚節(jié)點(diǎn); 所述新的匯聚節(jié)點(diǎn),還用于定時(shí)發(fā)送?;畎?; 若所述簇頭節(jié)點(diǎn)在預(yù)定時(shí)間段內(nèi)收不到所述新的匯聚節(jié)點(diǎn)發(fā)送的保活包,則重新初始化網(wǎng)絡(luò)。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于分簇的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)移動(dòng)目標(biāo)定位裝置,其特征在于,所述簇頭節(jié)點(diǎn),還用于定時(shí)發(fā)送保活包; 若所述目標(biāo)測(cè)距節(jié)點(diǎn)在預(yù)定時(shí)間段內(nèi)收不到本簇簇頭節(jié)點(diǎn)發(fā)送的?;畎?,則在簇內(nèi)重新選出新的簇頭節(jié)點(diǎn)。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于分簇的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)移動(dòng)目標(biāo)定位裝置,其特征在于,所述匯聚節(jié)點(diǎn)和所述簇頭節(jié)點(diǎn)之間采用星型網(wǎng)絡(luò)連接; 所述目標(biāo)測(cè)距節(jié)點(diǎn)和所述簇頭節(jié)點(diǎn)之間采用星型網(wǎng)絡(luò)連接; 所述目標(biāo)測(cè)距節(jié)點(diǎn)采用CSMA/CA方式把獲取到的測(cè)距數(shù)據(jù)發(fā)送到本簇簇頭節(jié)點(diǎn); 所述簇頭節(jié)點(diǎn)采用CSMA/CA方式把融合處理后的測(cè)距數(shù)據(jù)發(fā)送到所述匯聚節(jié)點(diǎn)。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于分簇的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)移動(dòng)目標(biāo)定位裝置,其特征在于,各節(jié)點(diǎn)包括:位于保護(hù)殼內(nèi)的電路板及固定在所述保護(hù)殼外壁上的無(wú)線收發(fā)天線;其中,所述電路板為六層印制電路板。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的基于分簇的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)移動(dòng)目標(biāo)定位裝置,其特征在于,所述電路板包括:組網(wǎng)模塊及目標(biāo)測(cè)距模塊; 所述無(wú)線收發(fā)天線通過(guò)天線轉(zhuǎn)接線與所述組網(wǎng)模塊及目標(biāo)測(cè)距模塊進(jìn)行通信連接; 所述組網(wǎng)模塊和目標(biāo)測(cè)距模塊分別使用433MHz和2.4GHz的信道進(jìn)行通信。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于分簇的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)移動(dòng)目標(biāo)定位裝置,其特征在于,所述裝置還包括:上位機(jī); 所述匯聚節(jié)點(diǎn),還用于將獲取的所述移動(dòng)目標(biāo)的位置信息發(fā)送至所述上位機(jī); 所述上位機(jī),用于顯示所述移動(dòng)目標(biāo)的位置信息。10.—種基于分簇的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)移動(dòng)目標(biāo)定位方法,其特征在于,包括: 判斷移動(dòng)目標(biāo)是否進(jìn)入本簇覆蓋區(qū)域; 若所述移動(dòng)目標(biāo)進(jìn)入本簇覆蓋區(qū)域,則啟動(dòng)本簇的目標(biāo)測(cè)距節(jié)點(diǎn)獲取所述移動(dòng)目標(biāo)的測(cè)距數(shù)據(jù),并由本簇的簇頭節(jié)點(diǎn)對(duì)本簇的所述目標(biāo)測(cè)距節(jié)點(diǎn)獲取的所述測(cè)距數(shù)據(jù)進(jìn)行融合處理,且由匯聚節(jié)點(diǎn)依據(jù)融合處理后的所述測(cè)距數(shù)據(jù),獲取所述移動(dòng)目標(biāo)的位置信息; 若所述移動(dòng)目標(biāo)沒(méi)進(jìn)入本簇覆蓋區(qū)域,則本簇的目標(biāo)測(cè)距節(jié)點(diǎn)進(jìn)入監(jiān)測(cè)值守狀態(tài)。
【文檔編號(hào)】H04W64/00GK105933958SQ201610239906
【公開日】2016年9月7日
【申請(qǐng)日】2016年4月18日
【發(fā)明人】白紅英, 張曉彤, 麻付強(qiáng), 徐金梧, 萬(wàn)亞?wèn)|, 劉方捷, 王仕達(dá), 李林林, 王鵬
【申請(qǐng)人】北京科技大學(xué)