[实用新型]基于无线传感器网络的移动目标跟踪系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及无线通讯和计算机领域，具体来说是涉及一种基于无线传感器网络的移动目标跟踪系统。

背景技术

无线传感器网络(WSNs：wireless sensor networks)被认为是21世纪最重要的新兴技术之一，是目前通信和计算机领域的研究热点。WSNs的各种应用中，目标跟踪是WSNs的一个重要应用领域，活动目标跟踪在军事和民用上都具有广泛的应用前景，也是技术上具有挑战性的课题。当前的目标跟踪算法主要是针对不同环境下的单目标跟踪，如何以较低的能量代价高效地融合有效的信息，增大测量精度和延长网络生存期，成为目前研究无线传感器网络目标跟踪的热点。在研究无线传感器网络目标跟踪时需要考虑能量有限，跟踪算法的分布式以延长网络寿命，这些给传统的目标跟踪算法带来了挑战。

目前实际硬件平台验证系统主要有MIT的Cricket系统，它使用了超声波和无线电到达时间差(TdoA)这种技术来进行测距，还有由Cambridge University Computer Laboratory研发的通过发射红外信号来定位Active Badge系统以及通过发送超声波进行三维测距ActiveBat系统；Hiball tracking和Whisper系统。这些系统在进行定位跟踪一般都要求目标也配备传感器节点，而在实际目标定位跟踪中，目标信息大多未知，因此在实际目标跟踪应用中，这些定位跟踪系统都无法满足实际应用需求。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术存在的上述问题，提供基于无线传感器网络的移动目标跟踪系统，该系统具有在移动目标信息未知的情况下主动测距功能，传感器节点进行协作对移动目标的侦测、分类、跟踪。对节点跟踪数据的融合有效地提高跟踪精度。通过选择合适的节点进行协作能降低节点间的数据通信量，从而节省节点能量和通信带宽。传感器网络中任何时刻只有一个节点处于活动状态，负责存放当前目标跟踪状态信息，执行跟踪预测算法等，这个节点为任务节点。

本实用新型中传感器节点设备利用自己侦测到的信息和接收到的其他节点设备的侦测信息判断目标可能的运动轨迹，唤醒合适的传感器节点设备在下一时刻参与跟踪活动。由于使用了合适的预测机制，该实用新型采用的信息驱动的协作跟踪能够有效地减少节点间的通信量，从而节省节点有限的能量资源和通信资源。为了实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

基于无线传感器网络的移动目标跟踪系统，其包括汇聚节点、网关、服务器和多个传感器节点设备，传感器节点设备对进入监测区域内移动目标进行监测，定位，跟踪，并将目标位置信息以无线的形式发射出去，监测区域的传感器节点设备通过基于zigbee协议的无线射频建立网络，最后，传感器节点设备将数据发送到汇聚节点，汇聚节点通过网关和服务器连接。所述传感器节点设备用于监测无线传感器网络内目标状态和获取传感器节点设备和目标之间的距离值；所述网关建立本地或者远程服务器与无线传感器网络之间的连接，实现数据的双向传输；所述服务器读取无线传感器网络中传感器节点设备的原始数据、绘制数据曲线及目标轨迹，保存数据，并将服务器指令通过网关发送到指定ID的传感器节点设备；所述汇聚节点用于解析无线传感器网络内的无线传输消息。

上述的基于无线传感器网络的移动目标跟踪系统中，传感器节点设备包括电源模块和分别与电源模块连接的超声波测距模块、被动红外感应模块、传感器扩展接口模块，微处理器及无线通信模块和传感器扩展接口模块相连，传感器扩展接口模块分别和超声波测距模块和被动红外感应模块相连。

上述的基于无线传感器网络的移动目标跟踪系统中，所述传感器节点设备中，微处理器及无线通信模块和传感器扩展接口模块通过51Pin接口相连。

上述的基于无线传感器网络的移动目标跟踪系统中，所述网关采用Crossbow公司的MIB510，MIB520或MIB600网关设备；所述服务器包括本地服务器PC；所述汇聚节点为微处理器及无线通信模块，采用Crossbow公司的Micaz节点。

上述的基于无线传感器网络的移动目标跟踪系统中，超声波测距模块、被动红外感应模块分别和5V电源相连，传感器扩展接口模块和3.3V电源相连。

上述的基于无线传感器网络的移动目标跟踪系统可以采用如下跟踪方法，该方法中任何时刻只有一个传感器节点设备处于活动状态，负责存放当前目标跟踪位置信息，执行跟踪预测算法，该传感器节点设备为任务节点，该方法包括如下步骤：