專利名稱：一種入侵檢測系統(tǒng)及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于安全監(jiān)控技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種入侵檢測系統(tǒng)，主要針對于 正常情況下無人員長期存在環(huán)境下的入侵檢測應(yīng)用，如家人外出的居民住 宅、下班的商場、倉庫以及人員撤離的公共場所的異常人員入侵檢測和入 侵者定位跟蹤。該系統(tǒng)也可作為現(xiàn)有無線網(wǎng)絡(luò)的附加功能或現(xiàn)有監(jiān)控系統(tǒng) 的組成部分使用。
背景技術(shù)：
入侵檢測系統(tǒng)是將被保護(hù)的現(xiàn)場發(fā)生的入侵信息轉(zhuǎn)變成電子信號并向 外傳送，輔助提示值班人員發(fā)生入侵的區(qū)域位置的專用電子系統(tǒng)。入侵檢 測系統(tǒng)作為整個安防系統(tǒng)的前端，要求準(zhǔn)確、可靠的同時也要求良好的覆 蓋、較低的安裝和維護(hù)成本。常見的入侵檢測系統(tǒng)主要基于以下幾類技術(shù) 磁開關(guān)、紅外、多普勒、視頻等。
磁開關(guān)入侵檢測器通過安裝在門或窗的框上永久磁鐵和干簧管檢測門 或窗的異常開啟隨著門或窗的開啟，電磁鐵遠(yuǎn)離干簧管，使電極失磁而 自動斷開，控制器檢測到該信號就發(fā)出聲光報(bào)警。磁開關(guān)檢測器由于成本 較低，被廣泛應(yīng)用，但由于防范區(qū)域、部位不嚴(yán)密，漏洞較大，很少單獨(dú) 使用；主動紅外入侵檢測器由發(fā)射器和接收器兩部分組成發(fā)射器與接收 器之間存在人眼看不見的紅外光束，形成封鎖線，通過檢測光束是否被阻 斷來識別入侵行為。該檢測器被廣泛用于封鎖倉庫門窗、購物中心消防通 道、停車場出口和家庭陽臺等。該檢測器由于安裝角度需要，往往無法隱 蔽安裝，同時由于波束較窄，呈線狀封鎖，漏洞仍較大。反射式被動紅外 入侵檢測器通過熱釋電傳感器檢測人體輻射的紅外線來識別入侵行為，與 主動紅外相比，安裝簡易、隱蔽但容易因空調(diào)和暖氣等熱源引起的熱氣流 而發(fā)生誤報(bào)警；多普勒檢測器主要是利用回波頻率與原發(fā)射頻率在遇到活 動目標(biāo)時會產(chǎn)生頻差，即多普勒頻差來識別運(yùn)動中的入侵者，多普勒檢測器適用于較空曠區(qū)域，不能存在大體積的障礙物；視頻檢測以其特有的直 觀、具體、真實(shí)而成為目前使用最廣泛的入侵檢測系統(tǒng)。但是，傳統(tǒng)模擬 視頻檢測需要監(jiān)控人員長時間、不間斷地監(jiān)視屏幕，即便是最新的加入運(yùn) 動檢測的數(shù)字視頻檢測系統(tǒng)，仍需要良好的照明條件，高度依賴于供電系 統(tǒng)和傳輸電纜的可靠性、視頻處理器的運(yùn)算速度和視頻處理算法的效率， 這些因素同時也決定了視頻檢測系統(tǒng)的高投入、高維護(hù)成本。
目前還沒有一種單一的入侵檢測技術(shù)能夠同時實(shí)現(xiàn)復(fù)雜環(huán)境下不受溫 度、氣流、光線等因素影響，同時滿足布置、改造和維護(hù)成本低廉的應(yīng)用 要求。

發(fā)明內(nèi)容
為了彌補(bǔ)現(xiàn)有單一技術(shù)存在的上述問題，本發(fā)明提供一種能夠安裝于 復(fù)雜環(huán)境下，同時不易受溫度、氣流和光線等因素影響，安裝和維護(hù)成本 低廉的入侵檢測系統(tǒng)。本發(fā)明在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)上采用分布式無線傳感網(wǎng)絡(luò)形式 覆蓋防范現(xiàn)場，因無線電信號良好的穿透、繞射性能，檢測網(wǎng)絡(luò)能夠覆蓋 復(fù)雜現(xiàn)場并確保系統(tǒng)安裝的隱蔽性，同時能避免聲音、溫度、氣流和光線 的干擾，抗干擾性能優(yōu)越；組成網(wǎng)絡(luò)的傳感模塊采用分布式布置，在個別 模塊遭到蓄意破壞或失效時，系統(tǒng)仍能正常工作，并準(zhǔn)確提示損壞模塊的 位置；網(wǎng)絡(luò)頻率選擇2.4GHz，與水的共鳴頻率接近，檢測效果明顯，且該 頻率處于全球免費(fèi)頻段范圍，且有大量成熟技術(shù)方案可供實(shí)施；檢測網(wǎng)絡(luò) 內(nèi)的數(shù)據(jù)通信采用無線方式，系統(tǒng)構(gòu)建方便，成本低廉；本發(fā)明系統(tǒng)方法 上采用采集網(wǎng)絡(luò)模塊通信時的接收無線電信號強(qiáng)度方式，即RSSI方式，而 目前大部分射頻芯片都內(nèi)置數(shù)字化RSSI生成器，可直接以寄存器方式讀 取，不需要任何額外傳感器或電路，進(jìn)一步降低系統(tǒng)成本和復(fù)雜度；本系 統(tǒng)不但能夠識別入侵行為的發(fā)生，在發(fā)出報(bào)警觸發(fā)信號的同時，還能初步 定位入侵者位置，有效配合其它檢測設(shè)備工作。
為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明上述目的，本發(fā)明的一方面，提供一種入侵檢測系統(tǒng)， 包括多個檢測網(wǎng)絡(luò)、防范現(xiàn)場、遠(yuǎn)程監(jiān)控中心、總線；
多個檢測網(wǎng)絡(luò)位于防范現(xiàn)場的三維空間內(nèi)，用于探測檢測網(wǎng)絡(luò)覆蓋區(qū) 域內(nèi)是否有入侵行為發(fā)生以及入侵者當(dāng)前大概位置；
8遠(yuǎn)程監(jiān)控中心用于形成檢測網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D，設(shè)定檢測網(wǎng)絡(luò)的工作 參數(shù)，以圖形化方式顯示防范現(xiàn)場的配置、入侵者位置信息，并在判定發(fā) 生入侵行為時發(fā)出報(bào)警；
總線用于將分布于不同地理位置的檢測網(wǎng)絡(luò)連接至遠(yuǎn)程監(jiān)控中心，實(shí) 現(xiàn)防范現(xiàn)場與遠(yuǎn)程監(jiān)控中心間的高速數(shù)據(jù)交換。
優(yōu)選地，所述檢測網(wǎng)絡(luò)包含無線傳感模塊、無線數(shù)據(jù)模塊、接收廣 播、路由鏈路，多個無線傳感模塊分布于防范現(xiàn)場的三維空間內(nèi)，并通過 相互發(fā)送和接收廣播來獲取鄰居無線傳感模塊的信號強(qiáng)度，同時將信號強(qiáng) 度組成序列，通過路由鏈路發(fā)送至無線數(shù)據(jù)模塊，無線數(shù)據(jù)模塊通過總線 與遠(yuǎn)程監(jiān)控中心進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。
優(yōu)選地，所述多個無線傳感模塊安裝在離地一定高度的空間內(nèi)，安裝 方式使得無線電信號覆蓋整個檢測區(qū)域；每個無線傳感模塊將其能偵聽到 的其它無線傳感模塊作為其鄰居無線傳感模塊，并支持其鄰居無線傳感模 塊通過本無線傳感模塊相互通信的路由鏈路；無線傳感模塊的安裝方式同
時確保網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的所有無線傳感模塊能夠通過多級路由方式相互通信。
優(yōu)選地，所述無線數(shù)據(jù)模塊被安裝于檢測網(wǎng)絡(luò)內(nèi)，無線數(shù)據(jù)模塊通過 路由鏈方式與檢測網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的所有無線傳感模塊通信，設(shè)定無線傳感模塊的
工作參數(shù)并獲取無線傳感模塊暫存的鄰居信號強(qiáng)度序列；無線數(shù)據(jù)模塊以 強(qiáng)度序列為輸入，通過判定算法初步確定入侵行為是否發(fā)生，若發(fā)生入侵 行為，則觸發(fā)外部報(bào)警裝置，運(yùn)行定位算法以進(jìn)一步確定入侵者位置；無 線數(shù)據(jù)模塊通過總線與遠(yuǎn)程控制中心通信，獲取遠(yuǎn)程控制中心設(shè)定的工作 參數(shù)、上傳報(bào)警信息和入侵者位置信息。
優(yōu)選地，所述無線傳感模塊和無線數(shù)據(jù)模塊由控制母板和射頻子板組 合，構(gòu)建如下
控制母板包括電源系統(tǒng)、微處理器或微控制器、通信接口、外部存 儲器，無線數(shù)據(jù)模塊另外還有隔離式輸出接口；電源系統(tǒng)為控制母板和射 頻子板提供電；微控制器或微處理器通過總線控制射頻芯片收發(fā)數(shù)據(jù)并響 應(yīng)來自射頻芯片的外部中斷信號，通過總線訪問外部存儲器，實(shí)現(xiàn)在網(wǎng)絡(luò) 暫時性失效時存儲強(qiáng)度序列，控制通信接口通過總線與遠(yuǎn)程監(jiān)控中心進(jìn)行 數(shù)據(jù)交換；射頻子板以射頻芯片為核心，射頻芯片通過電平方式向微處理器或微 控制器發(fā)出中斷信號；外接天線系統(tǒng)為達(dá)到理想的網(wǎng)絡(luò)覆蓋選用全向天線， 內(nèi)部集成接收信號強(qiáng)度寄存器，發(fā)射功率可調(diào)。
為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明上述目的，本發(fā)明的另一方面，提供一種入侵檢測方 法，步驟如下
步驟1:系統(tǒng)開始運(yùn)行，無線傳感模塊、無線數(shù)據(jù)模塊和遠(yuǎn)程監(jiān)控中 心分別進(jìn)行初始化；隨后
無線數(shù)據(jù)模塊不斷發(fā)送帶有網(wǎng)絡(luò)地址的網(wǎng)絡(luò)建立通告，直至收到通告 的無線傳感模塊返回請求加入網(wǎng)絡(luò)的響應(yīng)信息，無線數(shù)據(jù)模塊作出響應(yīng)的 無線傳感模塊加入網(wǎng)絡(luò)后，進(jìn)入步驟2;
無線傳感模塊完成初始化后，不斷進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)掃描，直至收到無線數(shù)據(jù) 模塊發(fā)出的網(wǎng)絡(luò)建立通告，表示掃描到可用網(wǎng)絡(luò)。無線傳感模塊掃描到網(wǎng) 絡(luò)后，不斷請求加入網(wǎng)絡(luò)，直至無線數(shù)據(jù)模塊收到此網(wǎng)絡(luò)加入請求，并同 意加入，進(jìn)入步驟2;
遠(yuǎn)程監(jiān)控中心完成初始化后直接進(jìn)入步驟2;
步驟2:該步驟以無線數(shù)據(jù)模塊向進(jìn)入步驟2的無線傳感模塊分配網(wǎng) 絡(luò)地址為開始，以遠(yuǎn)程監(jiān)控中心建立網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D為結(jié)束標(biāo)志，表示檢測網(wǎng) 絡(luò)的正確建立
無線數(shù)據(jù)模塊向已加入網(wǎng)絡(luò)的各無線傳感模塊分配網(wǎng)絡(luò)地址，并循環(huán) 等待接收來自無線傳感模塊的帶有鄰居表的響應(yīng)，若收到響應(yīng)，則向遠(yuǎn)程 監(jiān)控中心上傳該鄰居表后進(jìn)入步驟3;
進(jìn)入步驟2的無線數(shù)據(jù)模塊循環(huán)等待接收來自無線數(shù)據(jù)模塊的網(wǎng)絡(luò)地 址分配， 一旦收到網(wǎng)絡(luò)地址，便定期發(fā)送帶有自身無線傳感模塊地址的廣 播，并接收來自其它無線傳感模塊的同樣的定期廣播，以不斷確定無線傳 感模塊周邊鄰居無線傳感模塊的數(shù)量和地址， 一旦限定的廣播發(fā)送次數(shù)用 盡，則自動視為鄰居表巳建立，并將該鄰居表向無線數(shù)據(jù)模塊傳送，隨后 進(jìn)入步驟3;
進(jìn)入步驟3的遠(yuǎn)程監(jiān)控中心循環(huán)等待來自無線數(shù)據(jù)模塊的包含鄰居表 的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)信息，當(dāng)收到某條關(guān)于網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)信息的消息后的一段時間內(nèi)不 再有新的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)信息上傳，則自動判斷為接收到完成的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)信息，并以此信息建立網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D，進(jìn)入步驟3;
步驟3:該步驟以遠(yuǎn)程監(jiān)控中心設(shè)定工作參數(shù)為開始，以遠(yuǎn)程監(jiān)控中 心收到來自無線數(shù)據(jù)模塊的完整應(yīng)答為結(jié)束標(biāo)志；
進(jìn)入步驟3的遠(yuǎn)程監(jiān)控中心4程序會提示工作人員可以配置工作參數(shù) 或載入默認(rèn)參數(shù);遠(yuǎn)程監(jiān)控中心只有收到來自無線數(shù)據(jù)模塊的應(yīng)答后才能 進(jìn)入步驟4，否則周期性嘗試發(fā)送工作參數(shù)設(shè)定消息；
進(jìn)入步驟3的無線數(shù)據(jù)模塊循環(huán)等待接收來自遠(yuǎn)程監(jiān)控中心的參數(shù)設(shè)
置，接收到參數(shù)后會更新無線數(shù)據(jù)模塊內(nèi)的相關(guān)參數(shù)，并將于無線傳感模 塊相關(guān)的參數(shù)發(fā)送到檢測網(wǎng)絡(luò)并等待接受相應(yīng)無線傳感模塊作出的應(yīng)答， 當(dāng)收到所有無線傳感模塊應(yīng)答后，無線數(shù)據(jù)模塊認(rèn)為設(shè)置成功，并向遠(yuǎn)程
監(jiān)控中心作出應(yīng)答后進(jìn)入步驟4;
進(jìn)入步驟3的無線傳感模塊循環(huán)等待來自無線數(shù)據(jù)模塊的工作參數(shù)設(shè)
定消息，直到正確接收到該消息，在向無線數(shù)據(jù)模塊作出應(yīng)答后進(jìn)入步驟
4;
步驟4:進(jìn)入步驟4的各無線傳感模塊定期發(fā)送帶有自身無線傳感模
塊地址的廣播，并接收來自其鄰居無線傳感模塊的定期廣播，提取廣播信
息對應(yīng)接收信號強(qiáng)度，即RSSI，并將鄰居無線傳感模塊地址與RSSI成對
組成序列暫存入緩沖區(qū)，按照設(shè)定的序列上傳頻率將緩沖區(qū)內(nèi)數(shù)據(jù)封裝到
數(shù)據(jù)幀中作為應(yīng)答發(fā)送至無線數(shù)據(jù)模塊，并清空緩沖器；
進(jìn)入步驟4的無線數(shù)據(jù)模塊循環(huán)等待接收來自各無線傳感模塊上傳的 序列，并將該應(yīng)答以有線方式轉(zhuǎn)發(fā)至遠(yuǎn)程監(jiān)控中心，同時，將該序列作為 判定算法的輸入?yún)?shù)，分別確定各無線傳感模塊與其鄰居無線傳感模塊通
信的信號強(qiáng)度是否發(fā)生入侵行為若發(fā)生入侵行為，則直接以IO方式觸發(fā)
外部的報(bào)警器，同時以無線傳感模塊及其鄰居無線傳感模塊中心設(shè)立敏感
區(qū)域，敏感區(qū)域內(nèi)所有無線傳感模塊接收到的RSSI序列將被輸入到定位算 法，用以初步確定入侵者位置，計(jì)算出的位置信息會被無線數(shù)據(jù)模塊上傳 至遠(yuǎn)程監(jiān)控中心，此后返回步驟4開始處，即循環(huán)等待接收來自各無線傳 感模塊上傳序列；若判斷沒有發(fā)生入侵行為，則直接返回步驟4開始處， 即循環(huán)等待接收來自各無線傳感模塊上傳序列；
進(jìn)入步驟4的遠(yuǎn)程監(jiān)控中心4程序循環(huán)等待接受來自無線數(shù)模塊2的報(bào)警信息， 一旦收到報(bào)警信息，則在程序界面中發(fā)出聲音報(bào)警信號，并進(jìn) 一步循環(huán)等待接收無線數(shù)據(jù)模塊2發(fā)來的入侵者位置信息，將收到的位置 信息在網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D上顯示出來，返回步驟4開始處。
優(yōu)選地，所述判定算法利用當(dāng)人體存在與互相通信的兩個2.4 GHz無
線傳感模塊附近時，人體吸收周圍電磁波能量的基本原理，其測量步驟如
下
步驟4a:無線數(shù)據(jù)模塊首先計(jì)算一段較長時間內(nèi)某無線傳感模塊其鄰 居無線傳感模塊發(fā)來的多幀廣播的RSSI平均值作為參考均值；
步驟4b:在無線數(shù)據(jù)模塊內(nèi)存中開辟一個FIFO緩沖器不斷移入最新 讀取的RSSI序列，并移出相應(yīng)個數(shù)的舊序列；
步驟4c:計(jì)算緩沖器內(nèi)RSSI序列與平均值的偏差，偏差計(jì)算是緩沖
器內(nèi)的序列均值與參考均值的差，或是序列各項(xiàng)與參考均值差的絕對值總
和；當(dāng)偏差大于設(shè)定閾值，則判斷發(fā)生了異常。
優(yōu)選地，所述定位算法采用以下定位準(zhǔn)則實(shí)現(xiàn)
(1) 當(dāng)無線傳感模塊接收到的某鄰居無線傳感模塊發(fā)來的廣播，其
RSSI判定為無異常，則直接判定入侵行為不在該鄰居無線傳感模塊附近；
(2) 當(dāng)無線傳感模塊接收到的某鄰居無線傳感模塊發(fā)來的廣播，其 RSSI判定為異常，則認(rèn)為本無線傳感模塊附近發(fā)生入侵行為或改鄰居無線 傳感模塊附近發(fā)生異常行為或兩個無線傳感模塊中間區(qū)域發(fā)生異常行為；
(3) 當(dāng)某無線傳感模塊發(fā)出廣播，其鄰居無線傳感模塊接收到后均判 斷發(fā)生異常，則直接判定該傳感模塊附近發(fā)生入侵行為；
(4) 當(dāng)某無線傳感模塊同時判定其鄰居中有多個通信鏈路發(fā)生異常， 則判定該無線傳感模塊附近發(fā)生入侵行為；
定位算法以確認(rèn)入侵行為發(fā)生附近無線傳感模塊名稱為結(jié)束條件。 本發(fā)明的積極效果采用電磁波為感應(yīng)介質(zhì)，因此系統(tǒng)能夠安裝于復(fù)雜 環(huán)境下，同時不易受溫度、氣流和光線等因素影響，安裝和維護(hù)成本低廉; 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)上采用分布式無線傳感網(wǎng)絡(luò)形式覆蓋防范現(xiàn)場，因無線電信號良 好的穿透、繞射性能，檢測網(wǎng)絡(luò)能夠覆蓋復(fù)雜現(xiàn)場并確保系統(tǒng)安裝的隱蔽 性，同時抗干擾性能優(yōu)越；組成網(wǎng)絡(luò)的傳感模塊采用分布式布置，在個別 模塊遭到蓄意破壞或失效時，系統(tǒng)仍能正常工作，并準(zhǔn)確提示損壞模塊的位置，抗破壞能力強(qiáng)；網(wǎng)絡(luò)頻率選擇2.4GHz，與水的共鳴頻率接近，檢測
效果明顯，且該頻率處于全球免費(fèi)頻段范圍，且有大量成熟技術(shù)方案可供
實(shí)施；檢測網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的數(shù)據(jù)通信采用無線方式，系統(tǒng)構(gòu)建方便，成本低廉；
本發(fā)明系統(tǒng)方法上采用采集網(wǎng)絡(luò)模塊通信時的無線電信號強(qiáng)度方式，而目
前大部分射頻芯片都內(nèi)置數(shù)字化RSSI生成器，可直接以寄存器方式讀取， 不需要任何額外傳感器或電路，進(jìn)一步降低系統(tǒng)成本和復(fù)雜度；本系統(tǒng)不
但能夠識別入侵行為的發(fā)生，在發(fā)出報(bào)警觸發(fā)信號的同時，還能初步定位 入侵者位置，有效配合其它檢測設(shè)備工作。


圖1是本發(fā)明實(shí)施例結(jié)構(gòu)示意框圖
圖2是本發(fā)明實(shí)施例結(jié)構(gòu)示意圖
圖3是本發(fā)明無線模塊實(shí)施例結(jié)構(gòu)圖
圖4A、圖4B是本發(fā)明無線模塊實(shí)施例電路圖
圖5是本發(fā)明系統(tǒng)工作流程圖
具體實(shí)施例方式
下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明入侵檢測系統(tǒng)和方法作進(jìn)一步詳細(xì)描述，應(yīng) 指出的是，所描述的實(shí)施例僅旨在便于對本發(fā)明的理解，而對其不起任何 限定作用。
如圖1示出本發(fā)明實(shí)施例結(jié)構(gòu)示意框圖，包括檢測網(wǎng)絡(luò)31、檢測網(wǎng)
絡(luò)32......檢測網(wǎng)絡(luò)3n位于防范現(xiàn)場3的三維空間內(nèi)，n=l， 2， 3....。檢
測網(wǎng)絡(luò)通過總線8與遠(yuǎn)程監(jiān)控中心4連接，用于探測檢測網(wǎng)絡(luò)覆蓋區(qū)域內(nèi) 是否有入侵行為發(fā)生以及入侵者當(dāng)前大概位置；總線8用于將分布于不同 地理位置的檢測網(wǎng)絡(luò)連接至遠(yuǎn)程監(jiān)控中心4，實(shí)現(xiàn)防范現(xiàn)場3與遠(yuǎn)程監(jiān)控 中心4間的高速數(shù)據(jù)交換；遠(yuǎn)程監(jiān)控中心4用于形成檢測網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)鋱D， 設(shè)定檢測網(wǎng)絡(luò)的工作參數(shù)，以圖形化方式顯示防范現(xiàn)場3的配置、入侵者 位置等信息，在入侵行為發(fā)生時發(fā)出報(bào)警信息。
防范現(xiàn)場3中的任一個檢測網(wǎng)絡(luò)包含了無線傳感模塊1、無線數(shù)據(jù)模 塊2、接收廣播5、路由鏈路6、敏感區(qū)域7:多個無線傳感模塊l分布于防范現(xiàn)場3的三維空間內(nèi)，并安裝于離地一定高度，如2米、2.5米，最高
不超過3.5米，本實(shí)施例選擇2.5米，無線傳感模塊l將其本身的無線電信 號覆蓋范圍內(nèi)的其它無線傳感模塊1視為鄰居無線傳感模塊，并通過相互 發(fā)送和接收廣播5來獲取鄰居無線傳感模塊的信號強(qiáng)度，同時將信號強(qiáng)度 組成序列，通過路由鏈路6發(fā)送至無線數(shù)據(jù)模塊2，無線數(shù)據(jù)模塊2通過 總線8與遠(yuǎn)程監(jiān)控中心4進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。
在本實(shí)例中的檢測網(wǎng)絡(luò)31的三維空間內(nèi)分布了多個無線傳感模塊1: 無線傳感模塊la、無線傳感模塊lb、無線傳感模塊lc、無線傳感模塊ld、 無線傳感模塊le、無線傳感模塊lf、無線傳感模塊lg、無線傳感模塊lh、 無線傳感模塊li、無線傳感模塊lj、無線傳感模塊lm和無線傳感模塊11。 圖1的示意框圖中，因入侵者存在于無線傳感模塊le附近，造成無線傳感 模塊le與lf相互通信的無線電信號強(qiáng)度相對于無入侵者存在的正常情況 發(fā)生明顯的波動，因此以無線傳感模塊le和lf為中心建立敏感區(qū)域7，該 敏感區(qū)域7包含無線傳感模塊lc、無線傳感模塊ld、無線傳感模塊le、 無線傳感模塊lf、無線傳感模塊lg、無線傳感模塊lh、無線傳感模塊li。
圖2是具體現(xiàn)場的一種布置方式本例中，防范區(qū)域3包含兩個獨(dú)5: 的房間，房間內(nèi)的不同角落布置了無線傳感模塊1;無線傳感模塊1各自 發(fā)出廣播5和接收鄰近無線傳感模塊發(fā)的廣播5，從接收的各廣播5中提 取信號強(qiáng)度并組成強(qiáng)度序列；無線數(shù)據(jù)模塊2通過査詢和路由鏈路6獲取 各無線傳感模塊1的強(qiáng)度序列，通過總線8將強(qiáng)度序列轉(zhuǎn)發(fā)至遠(yuǎn)程監(jiān)控中 心4;當(dāng)系統(tǒng)判定發(fā)生入侵行為時，無線數(shù)據(jù)模塊觸發(fā)聲、光、電報(bào)警器9。 系統(tǒng)遵循以下原則無線傳感模塊1優(yōu)先布置于入侵者最后可能進(jìn)入的位 置，圖2中，門和窗附近均布置了無線傳感模塊1;為保證網(wǎng)絡(luò)良好的覆 蓋和路由鏈路6的可靠，在圖2中的現(xiàn)場中心地帶與隔斷附近也布置了無 線傳感節(jié)點(diǎn)101。
圖3是作為整個系統(tǒng)核心的無線傳感模塊1和無線數(shù)據(jù)模塊2的實(shí)施 例結(jié)構(gòu)圖。兩模塊均以控制母板IO加射頻子板11組合的方式構(gòu)建，其中， 控制母板10包括電源系統(tǒng)12、微處理器或微控制器13、通信接口 14、 外部存儲器18，無線數(shù)據(jù)模塊2另外還有隔離式輸出接口 15;電源系統(tǒng) 12為控制母板和射頻子板提供電；微控制器或微處理器13是控制母板10的核心，通過總線控制射頻芯片16收發(fā)數(shù)據(jù)并響應(yīng)來自射頻芯片16的外 部中斷，通過總線訪問外部存儲器18，實(shí)現(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)暫時性失效時存儲強(qiáng)度 序列，控制通信接口 14通過總線8與遠(yuǎn)程監(jiān)控中心4進(jìn)行數(shù)據(jù)交換；另外，
無線數(shù)據(jù)模塊2通過直接10 口方式向隔離式向外部的聲、光、電報(bào)警器或 其它報(bào)警裝置9發(fā)出報(bào)警觸發(fā)信號。
控制母板IO核心采用的技術(shù)方案依據(jù)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的復(fù)雜度有所區(qū)別，當(dāng) 網(wǎng)絡(luò)技術(shù)復(fù)雜時，則選用32位微處理器13為核心；反之，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)簡 單時，則選用8位或16位微控制器13為核心。
射頻子板11以射頻芯片16為核心，外接天線系統(tǒng)17;為達(dá)到理想的 網(wǎng)絡(luò)覆蓋，天線17選用全向天線。
圖4A和圖4B為本發(fā)明的實(shí)施例電路圖，詳細(xì)描述了以上部件的電氣 連接方式。本發(fā)明的關(guān)鍵是要構(gòu)建一個2.4 GHz入侵檢測網(wǎng)絡(luò)，所采用的 網(wǎng)絡(luò)實(shí)施方案同時也決定了無線傳感模塊1和無線數(shù)據(jù)模塊2的實(shí)現(xiàn)方式 和整個系統(tǒng)的復(fù)雜度。可選的成熟技術(shù)主要有三類MiWi、ZigBee和WiFi， 復(fù)雜度依次升高。本實(shí)施例采用ZigBee技術(shù)，控制母板10和射頻子板11 、 電源系統(tǒng)12均采用3.3V，由National Semiconductor公司的LP2981實(shí)現(xiàn)。 如圖4A中射頻子板11上的射頻芯片16選用TI公司的CC2420, 2.1-3.6V 供電，接收電流18.8mA，最大發(fā)射電流17.4mA，發(fā)射功率32級可調(diào)，典 型接收靈敏度-95dB， RSSI動態(tài)范圍100dB，精度土6dB，物理層速率250k pbs，內(nèi)置SPI總線接口和中斷輸出；天線17設(shè)計(jì)為PCB倒F型全向天線 增益為l.ldB，反射小于-15dB。如圖4B中控制母板10，選用Microchip 公司的PIC18LF4620微控制器13，最高頻率40MHz，休眠電流100nA， 64K內(nèi)置Flash, 4K內(nèi)置RAM,集成RS232、 SPI和IIC通信總線接口 ； 通信接口 14為Maxim公司的MAX3221構(gòu)建的EIA-232異步串行接口 ； 隔離式輸出接口 15為NEC公司的1位光耦PS2801-1;外部存儲器18為 Atmel的1M byte串行Flash AT25F1024;圖4A和4B所示的電源系統(tǒng)12 為National Semiconductor公司的LP2981構(gòu)建的3.3V系統(tǒng)。
圖5描述了本發(fā)明相關(guān)的無線傳感模塊1、無線數(shù)據(jù)模塊2和遠(yuǎn)程控 制中心4三個組成部分的程序流程圖帶箭頭實(shí)線表示三部分各自的程序 流放向；帶箭頭虛線表示三部分兩兩之間的數(shù)據(jù)交換，雙向箭頭表示雙向數(shù)據(jù)交換，單向箭頭表示單向數(shù)據(jù)傳送。整個系統(tǒng)程序按照功能劃分為四 個步驟步驟l為檢測網(wǎng)絡(luò)的發(fā)起；步驟2為檢測網(wǎng)絡(luò)的建立；步驟3為 網(wǎng)絡(luò)工作參數(shù)的設(shè)定；步驟4為系統(tǒng)的入侵者檢測主程序例程。相鄰步驟 以橫向無箭頭虛線分割。
步驟l:系統(tǒng)開始運(yùn)行，無線傳感模塊l、無線數(shù)據(jù)模塊2和遠(yuǎn)程監(jiān)控 中心4分別進(jìn)行初始化；隨后
無線數(shù)據(jù)模塊2不斷發(fā)送帶有16位PAN網(wǎng)絡(luò)地址的網(wǎng)絡(luò)管理層原語 為NLME-NETWORK-FORMATION.request的網(wǎng)絡(luò)建立通告，直至收到通 告的無線傳感模塊1返回請求加入網(wǎng)絡(luò)的響應(yīng)信息，無線數(shù)據(jù)模塊2同意 作出響應(yīng)的無線傳感模塊l加入網(wǎng)絡(luò)后，進(jìn)入步驟2;
無線傳感模塊1完成初始化后，不斷使用 NLME-NETWORK-DISCOVERY.request原語進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)掃描，直至收到無線 數(shù)據(jù)模塊 2 發(fā)出的網(wǎng)絡(luò)建立通告，形成 NLME-NETWORK-DISCOVERY.confirm原語，表示掃描到可用網(wǎng)絡(luò)。無 線傳感模塊1掃描到網(wǎng)絡(luò)后，不斷產(chǎn)生NLME-JOINING.request原語請求加 入網(wǎng)絡(luò)，直至無線數(shù)據(jù)模塊2收到此網(wǎng)絡(luò)加入請求，并同意加入，網(wǎng)絡(luò)產(chǎn) 生NLME-PERMIT-JOINING.confirm的加入確認(rèn)信息為止，進(jìn)入步驟2;
遠(yuǎn)程監(jiān)控中心完成初始化后直接進(jìn)入步驟2。
步驟2:該步驟以無線數(shù)據(jù)模塊2向進(jìn)入步驟2的無線傳感模塊1分
配網(wǎng)絡(luò)地址為開始，以遠(yuǎn)程監(jiān)控中心4建立網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D為結(jié)束標(biāo)志，表示 檢測網(wǎng)絡(luò)的正確建立
無線數(shù)據(jù)模塊2向已加入網(wǎng)絡(luò)的各無線傳感模塊1分配網(wǎng)絡(luò)地址，并 循環(huán)等待接收來自無線傳感模塊2的帶有鄰居表的響應(yīng)，若收到響應(yīng)，則 向遠(yuǎn)程監(jiān)控中心上傳該鄰居表后進(jìn)入步驟3;
進(jìn)入步驟2的無線數(shù)據(jù)模塊1循環(huán)等待接收來自無線數(shù)據(jù)模塊1的網(wǎng) 絡(luò)地址分配， 一旦收到網(wǎng)絡(luò)地址，便以APSDE-DATA.request原語方式定 期發(fā)送帶有自身無線傳感模塊1物理層64位IEEE地址的廣播，并接收來 自其它無線傳感模塊1的同樣的定期廣播，以不斷確定無線傳感模塊1周 邊鄰居無線傳感模塊的數(shù)量和地址， 一旦限定的廣播發(fā)送次數(shù)用盡，則自 動視為鄰居表已建立，并將該鄰居表以APSDE-DATA.request原語方式向無線數(shù)據(jù)模塊2傳送，隨后進(jìn)入步驟3;
進(jìn)入步驟3的遠(yuǎn)程監(jiān)控中心4循環(huán)等待來自無線數(shù)據(jù)模塊2的包含鄰 居表的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)信息，當(dāng)收到某條關(guān)于網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)信息的消息后的一段時間 內(nèi)不再有新的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)信息上傳，則自動判斷為接收到完成的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)信
息，并以此信息建立網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D，進(jìn)入步驟3。
步驟3:該步驟以遠(yuǎn)程監(jiān)控中心4設(shè)定網(wǎng)絡(luò)工作參數(shù)為開始，以遠(yuǎn)程 監(jiān)控中心4收到來自無線數(shù)據(jù)模塊2的完整應(yīng)答為結(jié)束標(biāo)志。
進(jìn)入步驟3的遠(yuǎn)程監(jiān)控中心4程序會提示工作人員可以配置網(wǎng)絡(luò)工作 參數(shù)，如所有無線傳感模塊1的廣播頻率、序列上傳頻率、32位網(wǎng)絡(luò)時標(biāo) 及其精度等。工作人員可以設(shè)定或載入默認(rèn)參數(shù)，考慮本實(shí)施例中微控制 器13的運(yùn)行速度和網(wǎng)絡(luò)帶寬，無線傳感模塊1的廣播頻率范圍為〈10Hz， 序列上傳頻率〈5Hz，時標(biāo)精度在在1秒 0.1秒之間，參數(shù)默認(rèn)值分別為 lHz、 0.5Hz、 0x00000000、 1秒。遠(yuǎn)程監(jiān)控中心只有收到來自無線數(shù)據(jù)模 塊2的應(yīng)答后才能進(jìn)入步驟4，否則周期性嘗試發(fā)送網(wǎng)絡(luò)工作參數(shù)設(shè)定消 息；
進(jìn)入步驟3的無線數(shù)據(jù)模塊2循環(huán)等待接收來自遠(yuǎn)程監(jiān)控中心4的參 數(shù)設(shè)置，接收到參數(shù)后會更新無線數(shù)據(jù)模塊2內(nèi)的相關(guān)參數(shù)，并將與無線 傳感模塊1相關(guān)的參數(shù)以APSDE-DATA.request原語方式發(fā)送到檢測網(wǎng)絡(luò) 并等待接受相應(yīng)無線傳感模塊1作出的應(yīng)答，當(dāng)收到所有無線傳感模塊1 的應(yīng)答后，無線數(shù)據(jù)模塊2認(rèn)為設(shè)置成功，并向遠(yuǎn)程監(jiān)控中心作出應(yīng)答后 進(jìn)入步驟4。
進(jìn)入步驟3的無線傳感模塊1循環(huán)等待來自無線數(shù)據(jù)模塊2的網(wǎng)絡(luò)工 作參數(shù)設(shè)定消息，直到正確接收到該消息，在向無線數(shù)據(jù)模塊2作出應(yīng)答 后進(jìn)入步驟4。
步驟4:進(jìn)入步驟4的各無線傳感模塊1以APSDE-DATA.request原語
方式定期發(fā)送帶有自身無線傳感模塊1物理層64位IEEE地址的廣播，并 接收來自其鄰居無線傳感模塊l的定期廣播，在中斷服務(wù)例程中處理以下 任務(wù)接收來自其鄰居無線傳感模塊的廣播，提取對應(yīng)RSSI，并將鄰居無 線傳感模塊地址與RSSI成對組成序列暫存入緩沖區(qū)，按照設(shè)定的序列上傳 頻率將緩沖區(qū)內(nèi)數(shù)據(jù)封裝到數(shù)據(jù)幀中作為應(yīng)答發(fā)送至無線數(shù)據(jù)模塊2，并
17清空緩沖器；
進(jìn)入步驟4的無線數(shù)據(jù)模塊2循環(huán)等待接收來自各無線傳感模塊1上
傳的序列，并將該應(yīng)答以有線方式轉(zhuǎn)發(fā)至遠(yuǎn)程監(jiān)控中心4，同時，將該序
列作為判定算法的輸入?yún)?shù)，分別確定各無線傳感模塊1與其鄰居無線傳
感模塊通信的信號強(qiáng)度是否發(fā)生入侵行為若發(fā)生入侵行為，則直接以IO
方式觸發(fā)外部的報(bào)警器9，同時以無線傳感模塊1及其鄰居無線傳感模塊 中心設(shè)立敏感區(qū)域7，敏感區(qū)域7內(nèi)所有無線傳感模塊1接收到的RSSI序 列將被輸入到定位算法，用以初步確定入侵者位置，計(jì)算出的位置信息會 被無線數(shù)據(jù)模塊2上傳至遠(yuǎn)程監(jiān)控中心4，返回步驟，即循環(huán)等待接收來 自各無線傳感模塊上傳序列；若判斷沒有發(fā)生入侵行為，則直接返回步驟 4，即循環(huán)等待接收來自各無線傳感模塊上傳序列；
進(jìn)入步驟4的遠(yuǎn)程監(jiān)控中心4程序循環(huán)等待接受來自無線數(shù)模塊2的 報(bào)警信息， 一旦收到報(bào)警信息，則在程序界面中發(fā)出聲音報(bào)警信號，并進(jìn) 一步循環(huán)等待接收無線數(shù)據(jù)模塊2發(fā)來的入侵者位置信息，將收到的位置 信息在網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D上顯示出來，返回步驟4。
判定算法利用當(dāng)人體存在與互相通信的兩個2.4 GHz無線傳感模塊1 附近時，人體會吸收周圍電磁波能量的基本原理。無線數(shù)據(jù)模塊2首先計(jì) 算一段較長時間內(nèi)某無線傳感模塊1其鄰居無線傳感模塊發(fā)來的多幀廣播 的RSSI平均值作為參考均值；其次，在無線數(shù)據(jù)模塊2內(nèi)存中開辟一個 FIFO緩沖器不斷移入最新讀取的RSSI序列，并移出相應(yīng)個數(shù)的舊序列； 最后，計(jì)算緩沖器內(nèi)RSSI序列與平均值的偏差，偏差計(jì)算可以是緩沖器內(nèi) 的序列均值與參考均值的差，也可以是序列各項(xiàng)與參考均值差的絕對值總 和；當(dāng)偏差大于設(shè)定閾值，則判斷發(fā)生了異常。
定位算法利用以下實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，當(dāng)人體存在于發(fā)射狀態(tài)的無線傳感模塊 1附近時，對無線傳感模塊1發(fā)出的電磁波的吸收方向性不強(qiáng)，即所有方 向的電磁波受人體吸收影響明顯；當(dāng)人體存在于出于接收狀態(tài)的無線傳感 模塊1附近時，僅對以該無線傳感模塊1為起點(diǎn)，人體位置為方向的射線 范圍內(nèi)的鄰居無線傳感模塊發(fā)來的電磁波影響明顯，而不在射線范圍內(nèi)的 其它鄰居無線傳感模塊發(fā)來的電磁波影響不明顯。圖1中入侵者在傳感模 塊le附近，將導(dǎo)致無線傳感模塊lc、 ld和lf收到的來自無線傳感模塊e的廣播信號強(qiáng)度發(fā)生明顯變化，同時無線傳感模塊e收到的來自無線傳感 模塊f的廣播信號也發(fā)生變化，因此，判定算法以e和f為中心。通過下 述定位準(zhǔn)則可推理出入侵者最接近的無線傳感模塊為le，并將無線傳感模 塊le的位置作為入侵者位置，并發(fā)出報(bào)警。 定位算法采用以下定位準(zhǔn)則實(shí)現(xiàn)
(1) 當(dāng)無線傳感模塊1接收到的某鄰居無線傳感模塊發(fā)來的廣播，其
RSSI判定為無異常，則直接判定入侵行為不在該鄰居無線傳感模塊附近；
(2) 當(dāng)無線傳感模塊1接收到的某鄰居無線傳感模塊發(fā)來的廣播，其 RSSI判定為異常，則認(rèn)為本無線傳感模塊1附近發(fā)生入侵行為或改鄰居無 線傳感模塊附近發(fā)生異常行為或兩個無線傳感模塊中間區(qū)域發(fā)生異常行 為；
(3) 當(dāng)某無線傳感模塊1發(fā)出廣播，其鄰居無線傳感模塊接收到后均 判斷發(fā)生異常，則直接判定該無線傳感模塊l附近發(fā)生入侵行為；
(4) 當(dāng)某無線傳感模塊1同時判定其鄰居中有多個通信鏈路發(fā)生異常， 則判定該無線傳感模塊1附近發(fā)生入侵行為；
定位算法以確認(rèn)入侵行為發(fā)生附近無線傳感模塊1名稱為結(jié)束條件。 以上所述，僅為本發(fā)明中的具體實(shí)施方式
，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不 局限于此，任何熟悉該技術(shù)的人在本發(fā)明所揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可理解想 到的變換或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的包含范圍之內(nèi)，因此，本發(fā)明的保 護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求書的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1、一種入侵檢測系統(tǒng)，其特征在于，包括多個檢測網(wǎng)絡(luò)、防范現(xiàn)場、遠(yuǎn)程監(jiān)控中心、總線；多個檢測網(wǎng)絡(luò)位于防范現(xiàn)場的三維空間內(nèi)，用于探測檢測網(wǎng)絡(luò)覆蓋區(qū)域內(nèi)是否有入侵行為發(fā)生以及入侵者當(dāng)前大概位置；遠(yuǎn)程監(jiān)控中心用于形成檢測網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D，設(shè)定檢測網(wǎng)絡(luò)的工作參數(shù)，以圖形化方式顯示防范現(xiàn)場的配置、入侵者位置信息，并在判定發(fā)生入侵行為時發(fā)出報(bào)警；總線用于將分布于不同地理位置的檢測網(wǎng)絡(luò)連接至遠(yuǎn)程監(jiān)控中心，實(shí)現(xiàn)防范現(xiàn)場與遠(yuǎn)程監(jiān)控中心間的高速數(shù)據(jù)交換。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的入侵檢測系統(tǒng)，其特征在于，所述檢測網(wǎng) 絡(luò)包含無線傳感模塊、無線數(shù)據(jù)模塊、接收廣播、路由鏈路，多個無 線傳感模塊分布于防范現(xiàn)場的三維空間內(nèi)，并通過相互發(fā)送和接收廣播 來獲取鄰居無線傳感模塊的信號強(qiáng)度，同時將信號強(qiáng)度組成序列，通過 路由鏈路發(fā)送至無線數(shù)據(jù)模塊，無線數(shù)據(jù)模塊通過總線與遠(yuǎn)程監(jiān)控中心 進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的入侵檢測系統(tǒng)，其特征在于，所述多個無線傳感模塊安裝在離地一定高度的空間內(nèi)，安裝方式使得無線電信號覆蓋整個檢測區(qū)域；每個無線傳感模塊將其能偵聽到的其它無線傳感模塊 作為其鄰居無線傳感模塊，并支持其鄰居無線傳感模塊通過本無線傳感 模塊相互通信的路由鏈路；無線傳感模塊的安裝方式同時確保網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的 所有無線傳感模塊能夠通過多級路由方式相互通信。
4、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的入侵檢測系統(tǒng)，其特征在于，所述無線數(shù) 據(jù)模塊被安裝于檢測網(wǎng)絡(luò)內(nèi)，無線數(shù)據(jù)模塊通過路由鏈方式與檢測網(wǎng)絡(luò) 內(nèi)的所有無線傳感模塊通信，設(shè)定無線傳感模塊的工作參數(shù)并獲取無線 傳感模塊暫存的鄰居信號強(qiáng)度序列；無線數(shù)據(jù)模塊以強(qiáng)度序列為輸入， 通過判定算法初步確定入侵行為是否發(fā)生，若發(fā)生入侵行為，則觸發(fā)外 部報(bào)警裝置，運(yùn)行定位算法以進(jìn)一步確定入侵者位置；無線數(shù)據(jù)模塊通 過總線與遠(yuǎn)程控制中心通信，獲取遠(yuǎn)程控制中心設(shè)定的工作參數(shù)、上傳報(bào)警信息和入侵者位置信息。
5. 根據(jù)權(quán)利要求2中所述的入侵檢測系統(tǒng)，其特征在于所述無線傳感模塊和無線數(shù)據(jù)模塊由控制母板和射頻子板組合，構(gòu)建如下控制母板包括電源系統(tǒng)、微處理器或微控制器、通信接口、外部 存儲器，無線數(shù)據(jù)模塊另外還有隔離式輸出接口；電源系統(tǒng)為控制母板 和射頻子板提供電；微控制器或微處理器通過總線控制射頻芯片收發(fā)數(shù)據(jù)并響應(yīng)來自射頻芯片的外部中斷信號，通過總線訪問外部存儲器，實(shí) 現(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)暫時性失效時存儲強(qiáng)度序列，控制通信接口通過總線與遠(yuǎn)程監(jiān)控中心進(jìn)行數(shù)據(jù)交換；射頻子板以射頻芯片為核心，射頻芯片通過電平方式向微處理器或 微控制器發(fā)出中斷信號；外接天線系統(tǒng)為達(dá)到理想的網(wǎng)絡(luò)覆蓋選用全向 天線，內(nèi)部集成接收信號強(qiáng)度寄存器，發(fā)射功率可調(diào)。
6. —種入侵檢測方法，其特征在于步驟如下步驟1:系統(tǒng)開始運(yùn)行，無線傳感模塊、無線數(shù)據(jù)模塊和遠(yuǎn)程監(jiān)控 中心分別進(jìn)行初始化；隨后無線數(shù)據(jù)模塊不斷發(fā)送帶有網(wǎng)絡(luò)地址的網(wǎng)絡(luò)建立通告，直至收到通 告的無線傳感模塊返回請求加入網(wǎng)絡(luò)的響應(yīng)信息，無線數(shù)據(jù)模塊作出響 應(yīng)的無線傳感模塊加入網(wǎng)絡(luò)后，進(jìn)入步驟2;無線傳感模塊完成初始化后，不斷進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)掃描，直至收到無線數(shù) 據(jù)模塊發(fā)出的網(wǎng)絡(luò)建立通告，表示掃描到可用網(wǎng)絡(luò)。無線傳感模塊掃描 到網(wǎng)絡(luò)后，不斷請求加入網(wǎng)絡(luò)，直至無線數(shù)據(jù)模塊收到此網(wǎng)絡(luò)加入請求， 并同意加入，進(jìn)入步驟2;遠(yuǎn)程監(jiān)控中心完成初始化后直接進(jìn)入步驟2;步驟2:該步驟以無線數(shù)據(jù)模塊向進(jìn)入步驟2的無線傳感模塊分配 網(wǎng)絡(luò)地址為開始，以遠(yuǎn)程監(jiān)控中心建立網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D為結(jié)束標(biāo)志，表示檢 測網(wǎng)絡(luò)的正確建立無線數(shù)據(jù)模塊向已加入網(wǎng)絡(luò)的各無線傳感模塊分配網(wǎng)絡(luò)地址，并循 環(huán)等待接收來自無線傳感模塊的帶有鄰居表的響應(yīng)，若收到響應(yīng)，則向 遠(yuǎn)程監(jiān)控中心上傳該鄰居表后進(jìn)入步驟3;進(jìn)入步驟2的無線數(shù)據(jù)模塊循環(huán)等待接收來自無線數(shù)據(jù)模塊的網(wǎng)絡(luò)地址分配， 一旦收到網(wǎng)絡(luò)地址，便定期發(fā)送帶有自身無線傳感模塊地址 的廣播，并接收來自其它無線傳感模塊的同樣的定期廣播，以不斷確定 無線傳感模塊周邊鄰居無線傳感模塊的數(shù)量和地址， 一旦限定的廣播發(fā) 送次數(shù)用盡，則自動視為鄰居表已建立，并將該鄰居表向無線數(shù)據(jù)模塊 傳送，隨后進(jìn)入步驟3;進(jìn)入步驟3的遠(yuǎn)程監(jiān)控中心循環(huán)等待來自無線數(shù)據(jù)模塊的包含鄰居 表的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)信息，當(dāng)收到某條關(guān)于網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)信息的消息后的一段時間 內(nèi)不再有新的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)信息上傳，則自動判斷為接收到完成的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu) 信息，并以此信息建立網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D，進(jìn)入步驟3;步驟3:該步驟以遠(yuǎn)程監(jiān)控中心設(shè)定工作參數(shù)為開始，以遠(yuǎn)程監(jiān)控 中心收到來自無線數(shù)據(jù)模塊的完整應(yīng)答為結(jié)束標(biāo)志；進(jìn)入步驟3的遠(yuǎn)程監(jiān)控中心4程序會提示工作人員可以配置工作參數(shù)或載入默認(rèn)參數(shù);遠(yuǎn)程監(jiān)控中心只有收到來自無線數(shù)據(jù)模塊的應(yīng)答后才能進(jìn)入步驟4，否則周期性嘗試發(fā)送工作參數(shù)設(shè)定消息；進(jìn)入步驟3的無線數(shù)據(jù)模塊循環(huán)等待接收來自遠(yuǎn)程監(jiān)控中心的參數(shù)設(shè)置，接收到參數(shù)后會更新無線數(shù)據(jù)模塊內(nèi)的相關(guān)參數(shù)，并將于無線傳 感模塊相關(guān)的參數(shù)發(fā)送到檢測網(wǎng)絡(luò)并等待接受相應(yīng)無線傳感模塊作出的 應(yīng)答，當(dāng)收到所有無線傳感模塊應(yīng)答后，無線數(shù)據(jù)模塊認(rèn)為設(shè)置成功，并向遠(yuǎn)程監(jiān)控中心作出應(yīng)答后進(jìn)入步驟4;進(jìn)入步驟3的無線傳感模塊循環(huán)等待來自無線數(shù)據(jù)模塊的工作參數(shù)設(shè)定消息，直到正確接收到該消息，在向無線數(shù)據(jù)模塊作出應(yīng)答后進(jìn)入步驟4;步驟4:進(jìn)入步驟4的各無線傳感模塊定期發(fā)送帶有自身無線傳感 模塊地址的廣播，并接收來自其鄰居無線傳感模塊的定期廣播，提取廣播信息對應(yīng)接收信號強(qiáng)度，即RSSI，并將鄰居無線傳感模塊地址與RSSI 成對組成序列暫存入緩沖區(qū)，按照設(shè)定的序列上傳頻率將緩沖區(qū)內(nèi)數(shù)據(jù) 封裝到數(shù)據(jù)幀中作為應(yīng)答發(fā)送至無線數(shù)據(jù)模塊，并清空緩沖器；進(jìn)入步驟4的無線數(shù)據(jù)模塊循環(huán)等待接收來自各無線傳感模塊上傳的序列，并將該應(yīng)答以有線方式轉(zhuǎn)發(fā)至遠(yuǎn)程監(jiān)控中心，同時，將該序列 作為判定算法的輸入?yún)?shù)，分別確定各無線傳感模塊與其鄰居無線傳感模塊通信的信號強(qiáng)度是否發(fā)生入侵行為若發(fā)生入侵行為，則直接以IO 方式觸發(fā)外部的報(bào)警器，同時以無線傳感模塊及其鄰居無線傳感模塊中 心設(shè)立敏感區(qū)域，敏感區(qū)域內(nèi)所有無線傳感模塊接收到的RSSI序列將 被輸入到定位算法，用以初步確定入侵者位置，計(jì)算出的位置信息會被 無線數(shù)據(jù)模塊上傳至遠(yuǎn)程監(jiān)控中心，此后返回步驟4開始處，即循環(huán)等待接收來自各無線傳感模塊上傳序列；若判斷沒有發(fā)生入侵行為，則直 接返回步驟4開始處，即循環(huán)等待接收來自各無線傳感模塊上傳序列；進(jìn)入步驟4的遠(yuǎn)程監(jiān)控中心4程序循環(huán)等待接受來自無線數(shù)模塊2 的報(bào)警信息， 一旦收到報(bào)警信息，則在程序界面中發(fā)出聲音報(bào)警信號， 并進(jìn)一步循環(huán)等待接收無線數(shù)據(jù)模塊2發(fā)來的入侵者位置信息，將收到 的位置信息在網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D上顯示出來，返回步驟4開始處。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6中所述的入侵檢測方法，其特征在于所述判定 算法利用當(dāng)人體存在與互相通信的兩個2.4 GHz無線傳感模塊附近時， 人體吸收周圍電磁波能量的基本原理，其測量步驟如下步驟4a:無線數(shù)據(jù)模塊首先計(jì)算一段較長時間內(nèi)某無線傳感模塊其 鄰居無線傳感模塊發(fā)來的多幀廣播的RSSI平均值作為參考均值；步驟4b:在無線數(shù)據(jù)模塊內(nèi)存中開辟一個FIFO緩沖器不斷移入最 新讀取的RSSI序列，并移出相應(yīng)個數(shù)的舊序列；步驟4c:計(jì)算緩沖器內(nèi)RSSI序列與平均值的偏差，偏差計(jì)算是緩沖器內(nèi)的序列均值與參考均值的差，或是序列各項(xiàng)與參考均值差的絕對值總和；當(dāng)偏差大于設(shè)定閾值，則判斷發(fā)生了異常。
8. 根據(jù)權(quán)利要求6中所述的入侵檢測方法，其特征在于所述定位 算法采用以下定位準(zhǔn)則實(shí)現(xiàn)(1) 當(dāng)無線傳感模塊接收到的某鄰居無線傳感模塊發(fā)來的廣播，其RSSI判定為無異常，則直接判定入侵行為不在該鄰居無線傳感模塊附 近；(2) 當(dāng)無線傳感模塊接收到的某鄰居無線傳感模塊發(fā)來的廣播，其 RSSI判定為異常，則認(rèn)為本無線傳感模塊附近發(fā)生入侵行為或改鄰居無 線傳感模塊附近發(fā)生異常行為或兩個無線傳感模塊中間區(qū)域發(fā)生異常行 為；(3) 當(dāng)某無線傳感模塊發(fā)出廣播，其鄰居無線傳感模塊接收到后均判斷發(fā)生異常，則直接判定該傳感模塊附近發(fā)生入侵行為；(4) 當(dāng)某無線傳感模塊同時判定其鄰居中有多個通信鏈路發(fā)生異常， 則判定該無線傳感模塊附近發(fā)生入侵行為；定位算法以確認(rèn)入侵行為發(fā)生附近無線傳感模塊名稱為結(jié)束條件。
全文摘要
公開一種入侵檢測系統(tǒng)和方法，系統(tǒng)由多個檢測網(wǎng)絡(luò)位于防范現(xiàn)場，總線將檢測網(wǎng)絡(luò)連接至遠(yuǎn)程監(jiān)控中心；方法是將無線傳感模塊加入無線數(shù)據(jù)模塊建立的網(wǎng)絡(luò)，接收無線數(shù)據(jù)模塊分配的網(wǎng)絡(luò)地址后上傳鄰居表，于遠(yuǎn)程監(jiān)控中心端形成網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D，收到遠(yuǎn)程監(jiān)控中心的工作參數(shù)后發(fā)送和接收廣播，獲取廣播信號的無線電信號強(qiáng)度，路由上傳至無線數(shù)據(jù)模塊，無線數(shù)據(jù)模塊以此信息運(yùn)行判定算法，確定是否因入侵行為發(fā)生而導(dǎo)致無線電信號強(qiáng)度異常，若發(fā)生異常則報(bào)警，并通過敏感區(qū)域、運(yùn)行定位算法確定入侵者位置，入侵者位置和報(bào)警信息將被送至遠(yuǎn)程監(jiān)控中心。本發(fā)明能識別入侵行為，發(fā)出報(bào)警并定位入侵者位置，不易受環(huán)境因素影響，抗干擾能力強(qiáng)，成本低廉。
文檔編號G08B13/00GK101436336SQ20071017740
公開日2009年5月20日 申請日期2007年11月15日 優(yōu)先權(quán)日2007年11月15日
發(fā)明者斌 劉, 姚慶明, 楠 張, 張步青, 湯淑敏, 王飛躍, 鄭曉龍, 輝 高 申請人:中國科學(xué)院自動化研究所