專利名稱:基于無(wú)線光傳感器網(wǎng)絡(luò)的室內(nèi)被動(dòng)跟蹤方法及系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及一種基于無(wú)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(wú)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(guó)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(wèn)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(wú)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(guó)際會(huì)議的文獻(xiàn) “Detection and Tracking Using Wireless Sensor Networks”,發(fā)表于2008年ICTTA國(guó)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(wú)設(shè)備的,即目標(biāo)沒(méi)有攜帶任何可被跟蹤的輔助設(shè)備,因此整個(gè)跟蹤過(guò)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?;诩t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(wú)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(wú)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(lái)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?、衍射和折射等情況的影響,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(wèn)題,特別需要一種算法簡(jiǎn)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(lái)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(wú)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(guò)無(wú)線光傳感器、光源和基站組成的無(wú)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(jiǎn)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(wú)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(wú)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(lái)表征所述基站收集所述無(wú)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(wú)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(wú)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(wú)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(wú)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(zhǎng),如果獲得大于一個(gè)所述活躍連接,所述活躍連接通過(guò)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(wú)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(wú)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(wú)線光傳感器組中所述光照水平抽樣值下降的所述無(wú)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(wú)線光傳感器組中所述光照水平抽樣值不變的所述無(wú)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;采用上述方法計(jì)算所述目標(biāo)障礙物的位置和高度,獲得的所述目標(biāo)障礙物的位置的誤差最大值為《/2,獲得的所述目標(biāo)障礙物的高度的誤差最大值為f/2,w是所述室內(nèi)監(jiān)控區(qū)域的寬度,f是同組相鄰所述無(wú)線光傳感器的距離;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)域有大于兩組所述無(wú)線光傳感器的所述光照水平抽樣值降低,即獲得大于一個(gè)所述活躍連接,即獲得活躍連接集合L,此時(shí)所述目標(biāo)障礙物會(huì)存在多個(gè)位置,所述活躍連接通過(guò)所述小格,則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;所述活躍連接的集合L中的第一活躍連接通過(guò)所述小格的集合C中的第一小格,所述活躍連接的集合L中的第二活躍連接通過(guò)所述小格的集合C中的第二小格,增加所述第一小格和所述第二小格的概率值,所述第一小格和所述第二小格具有相同的最高所述概
率值;如果所述第一小格和所述第二小格相鄰,將所述第一小格和所述第二小格合并成一個(gè)大格,將所述大格放入所述小格的集合C并將所述第一小格和所述第二小格從所述小格的集合C中剔除,選擇所述概率值最高的所述大格的中心點(diǎn)為所述目標(biāo)障礙物的位置;如果所述第一小格和所述第二小格不相鄰,則增加離所述特定時(shí)間段最近的上個(gè)特定時(shí)間段的第三小格的所述概率值,選擇所述第三小格的中心點(diǎn)為所述目標(biāo)障礙物的位置。
一種基于無(wú)線光傳感器網(wǎng)絡(luò)的室內(nèi)被動(dòng)跟蹤系統(tǒng),包括無(wú)線光傳感器、光源和基站;所述無(wú)線光傳感器部署在室內(nèi)監(jiān)控區(qū)域兩側(cè)的垂直線上,所述光源部署在室內(nèi)監(jiān)控區(qū)域兩側(cè)的垂直線上,所述基站收集并監(jiān)控所述無(wú)線光傳感器從所述光源接收到的光照水平抽樣值;如果所述基站收集到所述光照水平抽樣值不變,則表明所述無(wú)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(wú)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(wú)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(wú)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(zhǎng),如果獲得大于一個(gè)所述活躍連接,所述活躍連接通過(guò)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;所述無(wú)線光傳感器包括一個(gè)光傳感器,可以感知周圍的光照水平,用所述光照水平抽樣值來(lái)表征所述光傳感器感知周圍的光照水平;至少一個(gè)無(wú)線信號(hào)收發(fā)器,可以和周圍的所述無(wú)線光傳感器通信,構(gòu)成無(wú)線光傳感器網(wǎng)絡(luò)(Wireless Sensor Networks, WSN);所述光源米用寬光束光源。本發(fā)明的有益效果在于(I)解決了基于系統(tǒng)的跟蹤方法的局限性,這種方法要求被跟蹤目標(biāo)必須攜帶某種可以被其他固定節(jié)點(diǎn)或檢測(cè)系統(tǒng)跟蹤到的輔助設(shè)備,但是在實(shí)際應(yīng)用中很難滿足上述條件。比如博物館,任何入館者是不可能攜帶可被跟蹤的輔助設(shè)備的。(2)雖然現(xiàn)有的方法也可實(shí)現(xiàn)對(duì)不攜帶可被跟蹤輔助設(shè)備的目標(biāo)的跟蹤,但是已有的被動(dòng)式跟蹤方法或者算法復(fù)雜,或者精度差,或者適用性差。本發(fā)明采用了低成本的無(wú)線光傳感器和寬光束普通光源,通過(guò)基站的監(jiān)測(cè)即可實(shí)現(xiàn)對(duì)沒(méi)有攜帶可被跟蹤輔助設(shè)備的目標(biāo)在室內(nèi)的跟蹤。系統(tǒng)具有算法簡(jiǎn)單、成本低、精度高等特點(diǎn),使其具有大規(guī)模部署應(yīng)用的經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)。
圖I是本發(fā)明具體實(shí)施例中基于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的室內(nèi)被動(dòng)跟蹤系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖;圖2是本發(fā)明具體實(shí)施例中基于無(wú)線光傳感器網(wǎng)絡(luò)的室內(nèi)被動(dòng)跟蹤方法的流程圖;圖3是本發(fā)明具體實(shí)施例中基于無(wú)線光傳感器網(wǎng)絡(luò)的室內(nèi)被動(dòng)跟蹤方法示意圖;圖4是本發(fā)明具體實(shí)施例中無(wú)線光傳感器和光源之間只有一個(gè)活躍連接時(shí)計(jì)算目標(biāo)障礙物位置和高度的方法示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖并通過(guò)具體實(shí)施方式
來(lái)進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案。
圖I為本實(shí)施例中基于無(wú)線光傳感器網(wǎng)絡(luò)的室內(nèi)被動(dòng)跟蹤系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖,一種基于無(wú)線光傳感器網(wǎng)絡(luò)的室內(nèi)被動(dòng)跟蹤系統(tǒng),包括光源101、無(wú)線光傳感器102和基站103,所述光源101部署在室內(nèi)監(jiān)控區(qū)域兩側(cè)的垂直線上,所述無(wú)線光傳感器102部署在室內(nèi)監(jiān)控區(qū)域兩側(cè)的垂直線上,所述基站103收集并監(jiān)控所述無(wú)線光傳感器102從所述光源101接收到的光照水平抽樣值。圖2為本實(shí)施例中基于無(wú)線光傳感器網(wǎng)絡(luò)的室內(nèi)被動(dòng)跟蹤方法的流程圖。如圖2所示,本實(shí)施例實(shí)現(xiàn)基于無(wú)線光傳感器網(wǎng)絡(luò)的室內(nèi)被動(dòng)跟蹤的步驟包括步驟201、該流程始于此步驟。步驟202、將基站覆蓋的室內(nèi)監(jiān)控區(qū)域分成若干小格C,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;在本實(shí)施例中,具體操作見(jiàn)圖3,圖3中虛線框的矩形是將所述室內(nèi)監(jiān)控區(qū)域分成的若干所述小格,并對(duì)每個(gè)所述小格設(shè)置一個(gè)概率值,實(shí)線代表所述光源到所述無(wú)線光傳感器之間的可能連接,表示所述無(wú)線光傳感器可以接收到所述光源的光照水平,但是圖3中的所述無(wú)線光傳感器并不能接收到對(duì)面所有的所述光源的光照水平。具體來(lái)說(shuō),所述無(wú)線光傳感器對(duì)周圍環(huán)境的光照水平的改變十分敏感, 例如,當(dāng)所述無(wú)線光傳感器接收到的所述光源是來(lái)自5米外的40W普通燈時(shí),所述無(wú)線光傳感器的讀數(shù)大概是50,當(dāng)一個(gè)人通過(guò)所述無(wú)線光傳感器和所述光源之間時(shí),所述無(wú)線光傳感器的讀數(shù)下降了 10左右。但需要注意的是,所述無(wú)線光傳感器和所述光源之間的歐氏距離不是越大越好,這依賴于所述光源的光照強(qiáng)度。在上述條件下,當(dāng)所述無(wú)線光傳感器和所述光源之間的距離增大到12米以上時(shí),由于所述光源的衰減,所述無(wú)線光傳感器不能準(zhǔn)確的分辨是否有所述目標(biāo)障礙物在它們之間。因此圖3中所述無(wú)線光傳感器只考慮其能接收距其較近的所述光源的光照水平。步驟203、部署無(wú)線光傳感器和光源;在本實(shí)施例中,將若干無(wú)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。如圖3所示,假設(shè)所述室內(nèi)監(jiān)控區(qū)域共有10組無(wú)線光傳感器,無(wú)線光傳感器組1-10,每組有無(wú)線光傳感器若干個(gè),每組無(wú)線光傳感器部署在監(jiān)控區(qū)域兩側(cè)的垂直線上,每組無(wú)線光傳感器在圖中用方框表示;圖中共有10組光源,光源組I ‘-10’,每組光源同樣部署在室內(nèi)監(jiān)控區(qū)域兩側(cè)的垂直線上,每組光源在圖中用圓形表示,所述光源采用寬光束光源,每組無(wú)線光傳感器和每組光源重合。在本實(shí)施例中假設(shè)所述室內(nèi)監(jiān)控區(qū)域有10組所述無(wú)線光傳感器和10組所述光源只是為了更好的說(shuō)明本實(shí)施例具體的實(shí)施方法,在實(shí)際應(yīng)用中所述傳感器組和所述光源組的數(shù)量并不僅限于此,而且所述無(wú)線光傳感器和所述光源也是可以不重合的,只要分別確認(rèn)所述無(wú)線光傳感器和所述光源的具體位置且保證所述無(wú)線光傳感器可以接收到對(duì)面所述光源的光照水平即可。步驟204、用光照水平抽樣值來(lái)表征所述基站收集所述無(wú)線光傳感器從所述光源接收到的光照水平,如果所述基站收集到所述光照水平抽樣值“不變”,則執(zhí)行步驟215,表明所述無(wú)線光傳感器和所述光源之間不存在目標(biāo)障礙物,所述小格的概率值為0 ;如果所述基站收集到所述光照水平抽樣值為“降低”,則執(zhí)行步驟205。步驟205、無(wú)線光傳感器和光源之間存在目標(biāo),設(shè)置活躍連接;在本實(shí)施例中,在特定時(shí)間段內(nèi),所述基站收集所述無(wú)線光傳感器從所述光源接收到的光照水平抽樣值降低,說(shuō)明所述無(wú)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(wú)線光傳感器和所述光源之間的連接為活躍連接1,所述活躍連接的集合為L(zhǎng),I e L。步驟206、判斷活躍連接數(shù)是否等于1,如果等于1,執(zhí)行步驟207,大于1,執(zhí)行步驟208 ;在本實(shí)施例中,如果判斷活躍連接數(shù)等于1,如圖3所示,編號(hào)為I和編號(hào)為6的所述無(wú)線光傳感器組的光所述照水平抽樣值降低,也就是說(shuō)連接1-6為所述活躍連接,且只有一個(gè)所述活躍連接,則執(zhí)行步驟207 ;在本實(shí)施例中,如果判斷活躍連接大于1,如圖3所示,如果編號(hào)為2和編號(hào)為8以及編號(hào)為3和編號(hào)為6的所述無(wú)線光傳感器的所述光照水平抽樣值降低,則說(shuō)明連接2-8以及3-6為活躍連接,即獲得大于一個(gè)所述活躍連接,則執(zhí)行步驟208。步驟207、將水平抽樣值降低和不變所對(duì)應(yīng)的無(wú)線傳感器分別和光源連接形成四邊形;考慮所述活躍連接對(duì)應(yīng)的所述無(wú)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(wú)線光傳感器組中所述光照水平抽樣值下降的所述無(wú)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(wú)線光傳感器組中所述光照水平抽樣值不變的所述無(wú)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。在本實(shí)施例中,如圖4所示,一組所述無(wú)線光傳感器A1-A6被部署在所述室內(nèi)監(jiān)控區(qū)域的左邊,另一組所述無(wú)線光傳感器B1-B6被部署在所述室內(nèi)監(jiān)控區(qū)域的右邊,在本實(shí)施例中假設(shè)在同一組所述無(wú)線光傳感器的間距是相等的,間距為f,其實(shí)在實(shí)際應(yīng)用中即使間距不等也不會(huì)影響到最終結(jié)果。光源I部署在所述室內(nèi)監(jiān)控區(qū)域的左邊,光源r部署在所述室內(nèi)監(jiān)控區(qū)域的右邊,所述光源的高度為hi。所述目標(biāo)障礙物為人,為簡(jiǎn)單起見(jiàn),本實(shí)施例圖4中的人用實(shí)線表示,這并不影響對(duì)其位置和高度的計(jì)算。高度為h的人,處在兩組所述無(wú)線光傳感器中間的位置P時(shí),當(dāng)所述室內(nèi)監(jiān)控區(qū)域內(nèi)有所述目標(biāo)障礙物通過(guò)所述無(wú)線光傳感器和所述光源之間的連線時(shí),所述基站接收到的所述無(wú)線光傳感器的所述光照水平抽樣值會(huì)降低,此時(shí)所述目標(biāo)障礙物處在這條連線的某一點(diǎn)上,如果有多條這樣的連線,則它們的交點(diǎn)就是所述目標(biāo)障礙物的位置,圖4中實(shí)線Irl和rll的交點(diǎn)即為所述目標(biāo)障礙物的位置點(diǎn)。位置處于11點(diǎn)和rl點(diǎn)以下的所述無(wú)線光傳感器的所述光照水平值會(huì)下降,而所述無(wú)線光傳感器A1、A2、A3和所述無(wú)線光傳感器B1、B2的光照水平值保持不變。但是11點(diǎn)和rl點(diǎn)處并沒(méi)有所述無(wú)線光傳感器能接收到所述光源的所述光照水平值的變化,因此只能知道11點(diǎn)和rl點(diǎn)分別處于所述無(wú)線光傳感器A3和A4之間以及所述無(wú)線光傳感器B2和B3之間,基于以上分析,能夠確定人的頭頂位置近似存在于lB2、lB3、rA3、rA4這四條虛線所圍成的所述四邊形組合區(qū)域(實(shí)線)中。步驟209、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;在本實(shí)施例中,如圖4所示,當(dāng)所述目標(biāo)障礙物頂點(diǎn)處在所述四邊形組合區(qū)域內(nèi)時(shí),選取所述四邊形組合區(qū)域的中間位置,得出所述目標(biāo)障礙物的位置與高度。不難證明,所述目標(biāo)障礙物位置的最大誤差為《/2,目標(biāo)障礙物高度的最大誤差為f/2,w是所述室內(nèi)監(jiān)控區(qū)域的寬度,f是同組相鄰所述無(wú)線光傳感器的距離。執(zhí)行步驟215,結(jié)束。步驟208、活躍連接通過(guò)小格,增加小格概率值;在本實(shí)施例中,如圖3所示,連接2-8以及連接3-6通過(guò)小格a,因此增加所述小格a的概率值。
步驟210、判斷具有最高概率值小格的數(shù)量,如果等于1,執(zhí)行步驟211,如果等于2,則執(zhí)行步驟212 ;在本實(shí)施例中,如圖3所示,活躍連接2-8以及3-6通過(guò)所述小格a,則只有所述小格a具有最高概率值,此時(shí)執(zhí)行步驟211 ;如果活躍連接2-8以及3-6通過(guò)所述小格a,活躍連接2-9以及3-7通過(guò)小格b,則所述小格a和所述小格b具有相同的最高概率值,執(zhí)行步驟212。步驟211、選取概率值最高所述小格的中心點(diǎn)為目標(biāo)位置;在本實(shí)施例中,如圖3所示,活躍連接2-8以及3-6通過(guò)所述小格a,則只有所述 小格a具有最高概率值,則選取所述小格a的中心點(diǎn)為所述目標(biāo)障礙物的位置。執(zhí)行步驟215,結(jié)束。步驟212、判斷具有最高概率值的2個(gè)小格是否相鄰,如果是,執(zhí)行步驟213,如果否,執(zhí)行步驟214 ;在本實(shí)施例中,如圖3所示,編號(hào)2和編號(hào)8以及編號(hào)3和編號(hào)6的所述無(wú)線光傳感器的所述光照水平抽樣值降低,與此同時(shí)編號(hào)2和編號(hào)9以及編號(hào)3和編號(hào)7的所述無(wú)線光傳感器的所述光照水平抽樣值降低,這樣所述小格a和所述小格b(b e C)具有相同的最高所述概率值且相鄰,則執(zhí)行步驟213。步驟213、合并兩個(gè)相鄰小格,選取合并后大格的中心點(diǎn)為目標(biāo)位置;在本實(shí)施例中,如圖3所示,將所述小格a和所述小格b合并為一個(gè)大格,選擇所述大格的中心點(diǎn)為所述目標(biāo)障礙物的位置。執(zhí)行步驟215,結(jié)束。步驟214、確定離上一個(gè)時(shí)間段最近的小格,選取其中心點(diǎn)為目標(biāo)的位置;在本實(shí)施例中,選擇離上一個(gè)時(shí)間點(diǎn)的位置最近的一個(gè)所述小格的中心為所述目標(biāo)障礙物的位置。這是因?yàn)樗瞿繕?biāo)障礙物一般都具有勻速運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn),假設(shè)所述無(wú)線光傳感器的平均采樣時(shí)間為100ms,且把時(shí)間周期設(shè)定為500ms,那么離上個(gè)時(shí)間點(diǎn)的位置越近的所述小格,其作為所述目標(biāo)障礙物的位置的可能性越大。所述小格的大小可依據(jù)欲監(jiān)測(cè)的所述目標(biāo)障礙物的大小決定,在本實(shí)施例中,選擇人作為所述目標(biāo)障礙物,因此所述小格選取40cm X 40cm 就足夠了。執(zhí)行步驟215,結(jié)束。本發(fā)明的有益效果在于(I)解決了基于系統(tǒng)跟蹤方法的局限性,這種方法要求被跟蹤目標(biāo)必須攜帶某種可以被其他固定節(jié)點(diǎn)或檢測(cè)系統(tǒng)跟蹤到的輔助設(shè)備,但是在實(shí)際應(yīng)用中很難滿足上述條件。比如博物館,任何入館者是不可能攜帶可被跟蹤的輔助設(shè)備的。(2)雖然現(xiàn)有的方法也可實(shí)現(xiàn)對(duì)不攜帶可被跟蹤輔助設(shè)備的目標(biāo)的跟蹤,但是已有的被動(dòng)式跟蹤方法或者算法復(fù)雜,或者精度差,或者適用性差。本發(fā)明采用了低成本的無(wú)線光傳感器和寬光束普通光源,通過(guò)基站的監(jiān)測(cè)即可實(shí)現(xiàn)對(duì)沒(méi)有攜帶可被跟蹤輔助設(shè)備的目標(biāo)在室內(nèi)的跟蹤。系統(tǒng)具有算法簡(jiǎn)單、成本低、精度高等特點(diǎn),使其具有大規(guī)模部署應(yīng)用的經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)。以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理、主要特征和本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解,本發(fā)明不受上述實(shí)施例的限制,上述實(shí)施例中描述的只是說(shuō)明本發(fā)明的原理,在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下本發(fā)明還會(huì)有各種變化和改進(jìn),這些變化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本發(fā)明范圍內(nèi)。本發(fā)明要求保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書及其等同物界定。
權(quán)利要求
1.一種基于無(wú)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 a)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; b)將若干無(wú)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; c)用光照水平抽樣值來(lái)表征所述基站收集所述無(wú)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,若不變,則表明所述無(wú)線光傳感器和所述光源之間不存在目標(biāo)障礙物; d)在特定時(shí)間段內(nèi),所述基站收集所述無(wú)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(wú)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(wú)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(zhǎng),如果獲得大于一個(gè)所述活躍連接,所述活躍連接通過(guò)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。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于無(wú)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,所述步驟d)具體包括 dl)如果所述步驟d)只獲得一個(gè)所述活躍連接,則對(duì)所述目標(biāo)障礙物的位置和高度進(jìn)行計(jì)算,具體步驟包括 dll)在所述特定時(shí)間段內(nèi),所述基站收集所述室內(nèi)監(jiān)控區(qū)域只有兩組所述無(wú)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; dl2)考慮所述活躍連接對(duì)應(yīng)的所述無(wú)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(wú)線光傳感器組中所述光照水平抽樣值下降的所述無(wú)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(wú)線光傳感器組中所述光照水平抽樣值不變的所述無(wú)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; d2)如果所述步驟d)獲得大于一個(gè)所述活躍連接,則對(duì)所述目標(biāo)障礙物的位置進(jìn)行計(jì)算,具體步驟包括 d21)在所述特定時(shí)間段內(nèi),所述基站收集所述室內(nèi)監(jiān)控區(qū)域有大于兩組所述無(wú)線光傳感器的所述光照水平抽樣值降低,即獲得大于一個(gè)所述活躍連接,即獲得活躍連接集合L,此時(shí)所述目標(biāo)障礙物會(huì)存在多個(gè)位置; d22)所述活躍連接通過(guò)所述小格,則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。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于無(wú)線光傳感器網(wǎng)絡(luò)的室內(nèi)被動(dòng)跟蹤方法,其特征在于采用所述步驟dl)描述計(jì)算所述目標(biāo)障礙物的位置和高度,獲得的所述目標(biāo)障礙物的位置的誤差最大值為《/2,獲得的所述目標(biāo)障礙物的高度的誤差最大值為f/2,w是所述室內(nèi)監(jiān)控區(qū)域的寬度,f是所述室內(nèi)監(jiān)控區(qū)域內(nèi)同組相鄰所述無(wú)線光傳感器的距離。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或者3所述的基于無(wú)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,所述步驟d22)具體步驟包括d221)所述活躍連接的集合L中的第一活躍連接通過(guò)所述小格的集合C中的第一小格,所述活躍連接的集合L中的第二活躍連接通過(guò)所述小格的集合C中的第二小格,增加所述第一小格和所述第二小格的概率值,所述第一小格和所述第二小格具有相同的最高所述概率值; d222)如果所述第一小格和所述第二小格相鄰,將所述第一小格和所述第二小格合并成一個(gè)大格,將所述大格放入所述小格的集合C并將所述第一小格和所述第二小格從所述小格的集合C中剔除,選擇所述概率值最高的所述大格的中心點(diǎn)為所述目標(biāo)障礙物的位置; d223)如果所述第一小格和所述第二小格不相鄰,則增加離所述特定時(shí)間段最近的上個(gè)特定時(shí)間段的所述小格集合C中的第三小格的所述概率值,選擇所述第三小格的中心點(diǎn)為所述目標(biāo)障礙物的位置。
5.一種基于無(wú)線光傳感器網(wǎng)絡(luò)的室內(nèi)被動(dòng)跟蹤系統(tǒng),其特征在于,包括 無(wú)線光傳感器、光源和基站; 所述無(wú)線光傳感器部署在室內(nèi)監(jiān)控區(qū)域兩側(cè)的垂直線上,所述光源部署在室內(nèi)監(jiān)控區(qū)域兩側(cè)的垂直線上,所述基站收集并監(jiān)控所述無(wú)線光傳感器從所述光源接收到的所述光照水平抽樣值; 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(wú)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(wú)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(wú)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(wú)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(zhǎng),如果獲得大于一個(gè)所述活躍連接,所述活躍連接通過(guò)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。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于無(wú)線光傳感器網(wǎng)絡(luò)的室內(nèi)被動(dòng)跟蹤系統(tǒng),其特征在于,所述無(wú)線光傳感器包括 一個(gè)光傳感器,可以感知周圍的光照水平,用所述光照水平抽樣值來(lái)表征所述光傳感器感知周圍的光照水平; 至少一個(gè)無(wú)線信號(hào)收發(fā)器,可以和周圍的所述無(wú)線光傳感器通信,構(gòu)成無(wú)線光傳感器網(wǎng)絡(luò)(Wireless Sensor Networks, WSN)。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或者6所述的基于無(wú)線光傳感器網(wǎng)絡(luò)的室內(nèi)被動(dòng)跟蹤系統(tǒng),其特征在于,所述光源米用寬光束光源。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于無(wú)線光傳感器網(wǎng)絡(luò)的室內(nèi)被動(dòng)跟蹤方法及系統(tǒng),系統(tǒng)包括無(wú)線光傳感器、光源和基站,基站收集并監(jiān)控部署在室內(nèi)監(jiān)控區(qū)域兩側(cè)的無(wú)線光傳感器從部署在室內(nèi)監(jiān)控區(qū)域兩側(cè)的光源接收到的光照水平抽樣值;方法包括具體步驟將基站覆蓋的室內(nèi)監(jiān)控區(qū)域分成若干小格,對(duì)每一個(gè)小格設(shè)置一個(gè)概率值;如果基站收集到光照水平抽樣值不變,則無(wú)線光傳感器和光源之間不存在目標(biāo)障礙物;在某特定時(shí)間段內(nèi),如果基站收集到光照水平抽樣值降低,則無(wú)線光傳感器和光源之間存在目標(biāo)障礙物,無(wú)線光傳感器和光源之間的連接為活躍連接,活躍連接的集合為L(zhǎng),可對(duì)目標(biāo)障礙物的位置進(jìn)行計(jì)算。
文檔編號(hào)G01S5/16GK102788968SQ20121024914
公開日2012年11月21日 申請(qǐng)日期2012年7月18日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月18日
發(fā)明者劉云浩, 毛續(xù)飛 申請(qǐng)人:無(wú)錫清華信息科學(xué)與技術(shù)國(guó)家實(shí)驗(yàn)室物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)中心