專利名稱：一種無線多媒體傳感器網(wǎng)絡(luò)中的目標(biāo)跟蹤方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及無線多媒體傳感器網(wǎng)絡(luò)中目標(biāo)跟蹤的解決方法，主要解決無線多媒體 傳感器網(wǎng)絡(luò)中通過多種類型的傳感器節(jié)點(diǎn)來實(shí)現(xiàn)目標(biāo)跟蹤的問題，屬于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與無線 通信的交叉領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
無線傳感器網(wǎng)絡(luò)(Wireless Sensor Network，WSN)被譽(yù)為全球未來三大高科技產(chǎn) 業(yè)之一，它是由布署在監(jiān)測(cè)區(qū)域中的大量傳感器節(jié)點(diǎn)組成的自組織的無線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，網(wǎng)絡(luò) 中各個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)協(xié)作地感知、采集和處理網(wǎng)絡(luò)覆蓋區(qū)域中感知對(duì)象的信息，并將這些信 息發(fā)送給感興趣的用戶。隨著硬件技術(shù)的發(fā)展，廉價(jià)的CMOS攝像頭及麥克風(fēng)的出現(xiàn)，出現(xiàn)了無線多媒體傳 感器網(wǎng)絡(luò)(Wireless Multimedia Sensor Network，WMSN)。無線多媒體傳感器網(wǎng)絡(luò)是一種 特殊的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)，是由一組具有感知、計(jì)算和通信能力的多媒體傳感器節(jié)點(diǎn)組成的 分布式傳感器網(wǎng)絡(luò)。它通過節(jié)點(diǎn)上多媒體傳感器采集周邊環(huán)境的多種媒體信息(音頻、視 頻、圖像等)，通過多跳方式將數(shù)據(jù)匯集到匯聚節(jié)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)全面、有效的環(huán)境監(jiān)測(cè)，可廣泛應(yīng) 用于戰(zhàn)場(chǎng)可視化監(jiān)控、環(huán)境監(jiān)測(cè)、安全監(jiān)控、交通監(jiān)控、智能家居、醫(yī)療衛(wèi)生等領(lǐng)域，具有廣 闊的應(yīng)用前景。目標(biāo)跟蹤是無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的主要應(yīng)用之一。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的目標(biāo)跟蹤與傳統(tǒng) 的主動(dòng)跟蹤傳感器不同，傳統(tǒng)的主動(dòng)跟蹤傳感器(如雷達(dá))發(fā)射功率大，探測(cè)距離較遠(yuǎn)，目 標(biāo)(如飛行器)運(yùn)動(dòng)速度快，因而傳感器在目標(biāo)速度和方向上預(yù)測(cè)的一個(gè)極小誤差都可能 會(huì)導(dǎo)致目標(biāo)狀態(tài)的極大偏差，要求目標(biāo)運(yùn)動(dòng)模型盡量準(zhǔn)確貼近目標(biāo)實(shí)際軌跡。而無線傳感 器網(wǎng)絡(luò)中的目標(biāo)跟蹤是一種被動(dòng)跟蹤，目標(biāo)運(yùn)動(dòng)速度相對(duì)較低，節(jié)點(diǎn)探測(cè)距離有限，節(jié)點(diǎn)分 布高度冗余，目標(biāo)丟失后容易恢復(fù)，一定程度上可以彌補(bǔ)預(yù)測(cè)精度的不足。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)沒有嚴(yán)格的控制中心，所有節(jié)點(diǎn)地位平等，是一個(gè)對(duì)等式網(wǎng)絡(luò)。而 在目標(biāo)跟蹤應(yīng)用中，由于節(jié)點(diǎn)能力的限制，單個(gè)節(jié)點(diǎn)無法有效地跟蹤目標(biāo)，需要多個(gè)節(jié)點(diǎn)進(jìn) 行聯(lián)合監(jiān)測(cè)，并對(duì)所獲得的數(shù)據(jù)進(jìn)行融合處理，提取信息，這樣在目標(biāo)跟蹤過程中就有一個(gè) 局部節(jié)點(diǎn)組織和路由的問題。主要包括以下五種1)集中式所有參與監(jiān)測(cè)的節(jié)點(diǎn)將數(shù)據(jù)通過多跳網(wǎng)絡(luò)直接傳送給服務(wù)器，目標(biāo)的 位置和軌跡在服務(wù)器中產(chǎn)生。這種方法由于節(jié)點(diǎn)的通信量龐大、延時(shí)大，在無線傳感器網(wǎng)絡(luò) 中一般是不適用的。2)靜態(tài)局部集中式在網(wǎng)絡(luò)中安排一定量具有較強(qiáng)處理能力的簇頭節(jié)點(diǎn)，普通節(jié) 點(diǎn)在獲得測(cè)量數(shù)據(jù)后傳到簇頭節(jié)點(diǎn)，簇頭節(jié)點(diǎn)再對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，然后通過簇頭間的路由 送到用戶終端。3)動(dòng)態(tài)局部集中式簇頭在目標(biāo)跟蹤過程中通過一定的準(zhǔn)則動(dòng)態(tài)產(chǎn)生，其它節(jié)點(diǎn) 將數(shù)據(jù)傳送給動(dòng)態(tài)簇頭；在目標(biāo)離開簇頭監(jiān)測(cè)范圍后，產(chǎn)生新的簇頭，原來的簇頭恢復(fù)監(jiān)測(cè) 狀態(tài)。
4)單點(diǎn)式在目標(biāo)跟蹤的過程中，始終只有一個(gè)動(dòng)態(tài)頭節(jié)點(diǎn)在跟隨目標(biāo)。它負(fù)責(zé) 獲取測(cè)量值并更新目標(biāo)位置。頭節(jié)點(diǎn)從他的鄰居節(jié)點(diǎn)中選取信息量最大的節(jié)點(diǎn)，然后將信 息傳給他。這個(gè)節(jié)點(diǎn)就成為下一時(shí)刻的頭節(jié)點(diǎn)，原先的節(jié)點(diǎn)回到空閑狀態(tài)。這種方法有效 地減少了通信能量消耗。但是當(dāng)頭節(jié)點(diǎn)損壞或數(shù)據(jù)丟失后，跟蹤就無法進(jìn)行，降低了跟蹤系 統(tǒng)的穩(wěn)定性。5)序貫式測(cè)量值是通過代理來獲取，在獲取過程中同時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)的融合。這種 方法精度和能量是自適應(yīng)的，在獲得滿足條件的數(shù)據(jù)后就可以進(jìn)行下面的跟蹤，可以是用 戶定制的，但是在傳輸過程中要考慮代碼傳輸?shù)耐ㄐ拍芰肯?。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的目標(biāo)跟蹤方法必須盡可能地節(jié)約成本并減少網(wǎng)絡(luò)中傳感器節(jié) 點(diǎn)的能量消耗，延長網(wǎng)絡(luò)的壽命。

發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問題本發(fā)明目的是提供一種用于無線多媒體傳感器網(wǎng)絡(luò)的目標(biāo)跟蹤方法， 該方法中使用普通傳感器節(jié)點(diǎn)、裝有GPS模塊的傳感器節(jié)點(diǎn)和方向可調(diào)節(jié)的圖像傳感器節(jié) 點(diǎn)相互協(xié)作，使用普通傳感器節(jié)點(diǎn)完成異常的檢測(cè)、目標(biāo)的定位及傳輸數(shù)據(jù)。裝有GPS模塊 的傳感器節(jié)點(diǎn)完成節(jié)點(diǎn)自身位置的獲取及普通傳感器節(jié)點(diǎn)的功能、圖像傳感器節(jié)點(diǎn)完成目 標(biāo)的識(shí)別，從而達(dá)到節(jié)約成本和節(jié)省節(jié)點(diǎn)能量消耗以延長網(wǎng)絡(luò)壽命的目的。技術(shù)方案本發(fā)明是一種無線多媒體傳感器網(wǎng)絡(luò)中的目標(biāo)跟蹤方法，考慮到各種 節(jié)點(diǎn)的成本、處理能力、存儲(chǔ)容量、能量消耗等存在較大的區(qū)別，在網(wǎng)絡(luò)中同時(shí)布署這些節(jié) 點(diǎn)，其中使用圖像傳感器節(jié)點(diǎn)來實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)區(qū)域中目標(biāo)的識(shí)別，其它節(jié)點(diǎn)負(fù)責(zé)目標(biāo)的定位與 足艮足宗。由于圖像傳感器節(jié)點(diǎn)的成本較高，所以采用了方向可調(diào)節(jié)的圖像傳感器節(jié)點(diǎn)來完 成目標(biāo)的識(shí)別，從而節(jié)約成本，并不會(huì)影響目標(biāo)識(shí)別的效果。圖像傳感器節(jié)點(diǎn)上攝像頭的方 向是可以全方位調(diào)節(jié)的，在圖像傳感器的攝像頭下方裝了可根據(jù)接收到的目標(biāo)位置自動(dòng)調(diào) 節(jié)攝像頭方向的裝置，一旦收到目標(biāo)位置，則攝像頭自動(dòng)調(diào)節(jié)到目標(biāo)所在方向。本發(fā)明提出了一種無線多媒體傳感器網(wǎng)絡(luò)中的目標(biāo)跟蹤方法，包括以下步驟步驟1)網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)類型及其功能網(wǎng)絡(luò)主要由三種節(jié)點(diǎn)組成，其中普通傳感器 節(jié)點(diǎn)主要功能為異常的檢測(cè)、目標(biāo)的定位及傳輸數(shù)據(jù)；裝有GPS模塊的傳感器節(jié)點(diǎn)主要功 能為獲取節(jié)點(diǎn)自身的位置以及充當(dāng)普通傳感器節(jié)點(diǎn)的功能；圖像傳感器節(jié)點(diǎn)的主要功能為 目標(biāo)識(shí)別。步驟2)在圖像傳感器節(jié)點(diǎn)上建立目標(biāo)特征數(shù)據(jù)庫，目標(biāo)特征數(shù)據(jù)庫中存放的是 系統(tǒng)感興趣的目標(biāo)的信息。步驟3)在監(jiān)測(cè)區(qū)域中布署節(jié)點(diǎn)。步驟4)節(jié)點(diǎn)布署好后，對(duì)網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)進(jìn)行初始化，并確定各個(gè)節(jié)點(diǎn)的位置。步驟5)根據(jù)GAF(Geographical Adaptive Fidelity)算法對(duì)網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)進(jìn)行分簇。步驟6)每個(gè)簇內(nèi)的所有節(jié)點(diǎn)向簇頭節(jié)點(diǎn)報(bào)告自己的ID號(hào)和位置。步驟7)簇頭節(jié)點(diǎn)收到簇內(nèi)節(jié)點(diǎn)的信息后，保存節(jié)點(diǎn)信息，并使簇內(nèi)節(jié)點(diǎn)按動(dòng)態(tài)休 眠調(diào)度機(jī)制進(jìn)入休眠狀態(tài)。
步驟8)處于監(jiān)測(cè)狀態(tài)的節(jié)點(diǎn)對(duì)監(jiān)測(cè)區(qū)域進(jìn)行檢測(cè)，一旦發(fā)現(xiàn)異常則對(duì)目標(biāo)進(jìn)行 標(biāo)記，并利用目標(biāo)周圍的節(jié)點(diǎn)對(duì)目標(biāo)進(jìn)行定位，將目標(biāo)的標(biāo)記及計(jì)算出來的目標(biāo)位置報(bào)告 給簇頭節(jié)點(diǎn)，轉(zhuǎn)步驟9)，否則繼續(xù)監(jiān)視。步驟9)簇頭節(jié)點(diǎn)接收到數(shù)據(jù)后，喚醒離目標(biāo)所在位置最近的圖像傳感器節(jié)點(diǎn)。步驟10)圖像傳感器節(jié)點(diǎn)被喚醒后，通過調(diào)節(jié)方向?qū)D像傳感器的方向調(diào)節(jié)到目 標(biāo)所在的位置。步驟11)圖像傳感器開始采集目標(biāo)的圖像，將獲得的目標(biāo)圖像與目標(biāo)特征數(shù)據(jù)庫 中的信息進(jìn)行特征匹配，看是否為系統(tǒng)感興趣的目標(biāo)。若不是系統(tǒng)感興趣的目標(biāo)則報(bào)告 給簇頭節(jié)點(diǎn)，此目標(biāo)不必再跟蹤，圖像傳感器節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)入休眠狀態(tài)，轉(zhuǎn)步驟12)，否則轉(zhuǎn)步驟
13)。步驟12)簇頭節(jié)點(diǎn)接收到信息后，立即告訴簇內(nèi)節(jié)點(diǎn)及別的簇頭節(jié)點(diǎn)此目標(biāo)不必 再跟蹤，別的簇頭節(jié)點(diǎn)對(duì)簇內(nèi)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行廣播，轉(zhuǎn)步驟8)。步驟13)當(dāng)目標(biāo)離開圖像傳感器節(jié)點(diǎn)的監(jiān)測(cè)范圍時(shí)，圖像傳感器節(jié)點(diǎn)將檢測(cè)到目 標(biāo)的時(shí)間和位置及目標(biāo)的當(dāng)前位置報(bào)告給簇頭節(jié)點(diǎn)。步驟14)簇頭節(jié)點(diǎn)接收到目標(biāo)的位置信息后，通過簇頭節(jié)點(diǎn)之間的數(shù)據(jù)傳輸將節(jié) 點(diǎn)傳輸過來的信息發(fā)送給基站，同時(shí)判斷目標(biāo)是否即將離開監(jiān)測(cè)區(qū)域，若是則轉(zhuǎn)步驟16)， 否則，喚醒相應(yīng)的節(jié)點(diǎn)來確定目標(biāo)的下一位置，轉(zhuǎn)步驟15)。步驟15)普通傳感器節(jié)點(diǎn)對(duì)目標(biāo)進(jìn)行定位后將目標(biāo)位置報(bào)告給簇頭節(jié)點(diǎn)，轉(zhuǎn)步驟
14)。步驟16)基站接收到簇頭節(jié)點(diǎn)傳過來的數(shù)據(jù)后對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，計(jì)算出目標(biāo)在監(jiān) 測(cè)區(qū)域中的軌跡并保存。有益效果本發(fā)明提出了一種應(yīng)用于無線多媒體傳感器網(wǎng)絡(luò)的目標(biāo)跟蹤方法，該 方法中使用普通傳感器節(jié)點(diǎn)、裝有GPS模塊的傳感器節(jié)點(diǎn)和方向可調(diào)節(jié)的圖像傳感器節(jié)點(diǎn) 共同完成目標(biāo)的監(jiān)測(cè)、識(shí)別與跟蹤，具有如下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)(1)多種類型的節(jié)點(diǎn)相互協(xié)作由于普通傳感器節(jié)點(diǎn)的能量消耗比圖像傳感器節(jié) 點(diǎn)的能量消耗小且成本比圖像傳感器節(jié)點(diǎn)的成本要低，故在網(wǎng)絡(luò)中同時(shí)布署普通傳感器節(jié) 點(diǎn)、裝有GPS模塊的傳感器節(jié)點(diǎn)和方向可調(diào)節(jié)的圖像傳感器節(jié)點(diǎn)。普通傳感器節(jié)點(diǎn)負(fù)責(zé)異 常的檢測(cè)、目標(biāo)的定位及傳輸數(shù)據(jù)，裝有GPS模塊的傳感器節(jié)點(diǎn)的主要功能為獲取節(jié)點(diǎn)的 位置，然后還可以發(fā)揮普通傳感器節(jié)點(diǎn)的功能，圖像傳感器節(jié)點(diǎn)負(fù)責(zé)目標(biāo)識(shí)別。(2)由于普通傳感器節(jié)點(diǎn)對(duì)目標(biāo)的識(shí)別的能力有限，且圖像傳感器節(jié)點(diǎn)的成本較 高，故在進(jìn)行目標(biāo)識(shí)別時(shí)選擇了具有方向調(diào)節(jié)功能的圖像傳感器節(jié)點(diǎn)，從而保證了目標(biāo)識(shí) 別的準(zhǔn)確性且節(jié)約了成本。(3)圖像傳感器節(jié)點(diǎn)只在發(fā)現(xiàn)異常后才被喚醒，否則處于休眠狀態(tài)，這樣很好地 保證了圖像傳感器節(jié)點(diǎn)的使用壽命，并且當(dāng)圖像傳感器節(jié)點(diǎn)發(fā)現(xiàn)目標(biāo)不是所感興趣的目標(biāo) 時(shí)，就立刻休眠，也節(jié)約能量。(4)目標(biāo)運(yùn)動(dòng)軌跡由基站計(jì)算當(dāng)目標(biāo)離開監(jiān)測(cè)區(qū)域后，基站將接收到的關(guān)于某 個(gè)目標(biāo)的信息進(jìn)行綜合計(jì)算得出目標(biāo)的運(yùn)動(dòng)軌跡，而不是由網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)來完成目標(biāo)軌跡 的計(jì)算，從而延長了網(wǎng)絡(luò)壽命。


圖1是無線多媒體傳感器網(wǎng)絡(luò)中目標(biāo)運(yùn)動(dòng)軌跡跟蹤示意圖；其中有普通傳感器 節(jié)點(diǎn)、帶GPS模塊的傳感器節(jié)點(diǎn)、可調(diào)節(jié)方向的圖像傳感器節(jié)點(diǎn)、目標(biāo)4、基站節(jié)點(diǎn)5、接入節(jié) 點(diǎn)6。圖2是本發(fā)明中的目標(biāo)跟蹤方法流程圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明采用普通傳感器節(jié)點(diǎn)、裝有GPS模塊的傳感器節(jié)點(diǎn)和方向可調(diào)節(jié)的圖像傳 感器節(jié)點(diǎn)相互協(xié)作來完成目標(biāo)跟蹤。在網(wǎng)絡(luò)中各節(jié)點(diǎn)均能發(fā)揮自身的優(yōu)點(diǎn)，從而節(jié)約成本 及延長網(wǎng)絡(luò)壽命，并能實(shí)時(shí)完成目標(biāo)的跟蹤。本發(fā)明提出的無線多媒體傳感器網(wǎng)絡(luò)中的目標(biāo)跟蹤方法有以下步驟步驟1)網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)類型及其功能網(wǎng)絡(luò)中主要布署普通傳感器節(jié)點(diǎn)、裝有GPS模 塊的傳感器節(jié)點(diǎn)和方向可調(diào)節(jié)的圖像傳感器節(jié)點(diǎn)這三種節(jié)點(diǎn)，普通傳感器節(jié)點(diǎn)主要功能為 異常的檢測(cè)、目標(biāo)的定位及傳輸數(shù)據(jù)；裝有GPS模塊的傳感器節(jié)點(diǎn)主要功能為獲取節(jié)點(diǎn)自 身的位置及普通傳感器節(jié)點(diǎn)的功能；圖像傳感器節(jié)點(diǎn)主要功能為目標(biāo)的識(shí)別，即檢查網(wǎng)絡(luò) 中發(fā)現(xiàn)的異常是否是系統(tǒng)所感興趣的。步驟2)在圖像傳感器節(jié)點(diǎn)上建立目標(biāo)特征數(shù)據(jù)庫，目標(biāo)特征數(shù)據(jù)庫中存放的是 系統(tǒng)感興趣的目標(biāo)的信息。步驟3)對(duì)要監(jiān)測(cè)的區(qū)域根據(jù)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)完全覆蓋模型進(jìn)行估算要布署的圖 像傳感器節(jié)點(diǎn)的數(shù)量及裝有GPS模塊的傳感器節(jié)點(diǎn)的數(shù)量，盡量減少成本，在區(qū)域中布署 這三種節(jié)點(diǎn)，由于普通傳感器節(jié)點(diǎn)的成本較低，所消耗的能量較小，可以大量布署。步驟4)節(jié)點(diǎn)布署好后，對(duì)網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)進(jìn)行初始化，裝有GPS模塊的傳感器節(jié)點(diǎn) 首先獲取自身的位置，然后將自己的位置廣播給其它節(jié)點(diǎn)，其它節(jié)點(diǎn)根據(jù)裝有GPS模塊的 傳感器節(jié)點(diǎn)的位置計(jì)算出自己在網(wǎng)絡(luò)中的位置。裝有GPS模塊的傳感器節(jié)點(diǎn)隨即開始發(fā)揮 普通傳感器節(jié)點(diǎn)的功能，以使其得到充分的利用。步驟5)根據(jù)GAF算法對(duì)網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)進(jìn)行分簇，當(dāng)簇頭節(jié)點(diǎn)死亡或者設(shè)置一個(gè)時(shí) 鐘，當(dāng)時(shí)間到則重新分簇。步驟6)每個(gè)簇內(nèi)的所有節(jié)點(diǎn)向簇頭節(jié)點(diǎn)報(bào)告自己的ID號(hào)和位置。網(wǎng)絡(luò)中的普通 傳感器節(jié)點(diǎn)和裝有GPS模塊的傳感器節(jié)點(diǎn)的ID號(hào)均以字母c打頭，圖像傳感器節(jié)點(diǎn)的ID 號(hào)以字母m打頭，以便于區(qū)分網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)。步驟7)簇頭節(jié)點(diǎn)收到簇內(nèi)節(jié)點(diǎn)的信息后，保存節(jié)點(diǎn)信息，并使簇內(nèi)節(jié)點(diǎn)按動(dòng)態(tài)休 眠調(diào)度機(jī)制進(jìn)入休眠狀態(tài)。步驟8)處于監(jiān)測(cè)狀態(tài)的節(jié)點(diǎn)對(duì)監(jiān)測(cè)區(qū)域進(jìn)行檢測(cè)，一旦發(fā)現(xiàn)異常則對(duì)目標(biāo)進(jìn)行 標(biāo)記，并利用目標(biāo)周圍的節(jié)點(diǎn)對(duì)目標(biāo)進(jìn)行定位，將目標(biāo)的標(biāo)記及計(jì)算出來的目標(biāo)位置報(bào)告 給簇頭節(jié)點(diǎn)，轉(zhuǎn)步驟9)，否則繼續(xù)監(jiān)視。步驟9)簇頭節(jié)點(diǎn)接收到數(shù)據(jù)后，喚醒離目標(biāo)所在位置最近的以m打頭的圖像傳感 器節(jié)點(diǎn)。步驟10)圖像傳感器節(jié)點(diǎn)被喚醒后，通過調(diào)節(jié)方向?qū)D像傳感器的方向調(diào)節(jié)到目 標(biāo)所在的位置。步驟11)圖像傳感器開始采集目標(biāo)的圖像，將獲得的目標(biāo)圖像與目標(biāo)特征數(shù)據(jù)庫中的信息進(jìn)行特征匹配，看是否為系統(tǒng)感興趣的目標(biāo)。若不是系統(tǒng)感興趣的目標(biāo)則報(bào)告 給簇頭節(jié)點(diǎn)，此目標(biāo)不必再跟蹤，圖像傳感器節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)入休眠狀態(tài)，轉(zhuǎn)步驟12)，否則轉(zhuǎn)步驟
13)。步驟12)簇頭節(jié)點(diǎn)接收到信息后，立即告訴簇內(nèi)節(jié)點(diǎn)及別的簇頭節(jié)點(diǎn)此目標(biāo)不必 再跟蹤，別的簇頭節(jié)點(diǎn)對(duì)簇內(nèi)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行廣播，轉(zhuǎn)步驟8)。步驟13)當(dāng)目標(biāo)離開圖像傳感器節(jié)點(diǎn)的監(jiān)測(cè)范圍時(shí)，圖像傳感器節(jié)點(diǎn)將檢測(cè)到目 標(biāo)的時(shí)間和位置及目標(biāo)的當(dāng)前位置報(bào)告給簇頭節(jié)點(diǎn)。步驟14)簇頭節(jié)點(diǎn)接收到目標(biāo)的位置信息后，通過簇頭節(jié)點(diǎn)之間的數(shù)據(jù)傳輸將節(jié) 點(diǎn)傳輸過來的信息發(fā)送給基站，同時(shí)判斷目標(biāo)是否即將離開監(jiān)測(cè)區(qū)域，若是則轉(zhuǎn)步驟16)。 否則，若目標(biāo)還在本簇的范圍內(nèi)則首先喚醒目標(biāo)所在區(qū)域的普通傳感器節(jié)點(diǎn)對(duì)目標(biāo)的下一 位置進(jìn)行定位；若已到達(dá)本簇的邊緣位置，則將目標(biāo)位置報(bào)告給相鄰簇的簇頭節(jié)點(diǎn)，由下一 簇對(duì)目標(biāo)進(jìn)行定位，轉(zhuǎn)步驟15)。步驟15)普通傳感器節(jié)點(diǎn)對(duì)目標(biāo)進(jìn)行定位后將目標(biāo)位置報(bào)告給簇頭節(jié)點(diǎn)，轉(zhuǎn)步驟
14)。步驟16)基站接收到簇頭結(jié)點(diǎn)傳過來的數(shù)據(jù)后對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，計(jì)算出目標(biāo)在監(jiān) 測(cè)區(qū)域中的軌跡并保存。
權(quán)利要求
一種無線多媒體傳感器網(wǎng)絡(luò)中的目標(biāo)跟蹤方法，其特征在于該方法包括步驟如下步驟1)網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)類型及其功能網(wǎng)絡(luò)主要由三種節(jié)點(diǎn)組成，其中普通傳感器節(jié)點(diǎn)主要功能為異常的檢測(cè)、目標(biāo)的定位及傳輸數(shù)據(jù)；裝有GPS模塊的傳感器節(jié)點(diǎn)主要功能為獲取節(jié)點(diǎn)自身的位置以及充當(dāng)普通傳感器節(jié)點(diǎn)的功能；圖像傳感器節(jié)點(diǎn)的主要功能為目標(biāo)識(shí)別；步驟2)在圖像傳感器節(jié)點(diǎn)上建立目標(biāo)特征數(shù)據(jù)庫，目標(biāo)特征數(shù)據(jù)庫中存放的是系統(tǒng)感興趣的目標(biāo)的信息，步驟3)在監(jiān)測(cè)區(qū)域中布署節(jié)點(diǎn)，步驟4)節(jié)點(diǎn)布署好后，對(duì)網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)進(jìn)行初始化，并確定各個(gè)節(jié)點(diǎn)的位置，步驟5)根據(jù)GAF算法對(duì)網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)進(jìn)行分簇，步驟6)每個(gè)簇內(nèi)的所有節(jié)點(diǎn)向簇頭節(jié)點(diǎn)報(bào)告自己的ID號(hào)和位置，步驟7)簇頭節(jié)點(diǎn)收到簇內(nèi)節(jié)點(diǎn)的信息后，保存節(jié)點(diǎn)信息，并使簇內(nèi)節(jié)點(diǎn)按動(dòng)態(tài)休眠調(diào)度機(jī)制進(jìn)入休眠狀態(tài)，步驟8)處于監(jiān)測(cè)狀態(tài)的節(jié)點(diǎn)對(duì)監(jiān)測(cè)區(qū)域進(jìn)行檢測(cè)，一旦發(fā)現(xiàn)異常則對(duì)目標(biāo)進(jìn)行標(biāo)記，并利用目標(biāo)周圍的節(jié)點(diǎn)對(duì)目標(biāo)進(jìn)行定位，將目標(biāo)的標(biāo)記及計(jì)算出來的目標(biāo)位置報(bào)告給簇頭節(jié)點(diǎn)，轉(zhuǎn)步驟9)，否則繼續(xù)監(jiān)視，步驟9)簇頭節(jié)點(diǎn)接收到數(shù)據(jù)后，喚醒離目標(biāo)所在位置最近的圖像傳感器節(jié)點(diǎn)，步驟10)圖像傳感器節(jié)點(diǎn)被喚醒后，通過調(diào)節(jié)方向?qū)D像傳感器的方向調(diào)節(jié)到目標(biāo)所在的位置，步驟11)圖像傳感器開始采集目標(biāo)的圖像，將獲得的目標(biāo)圖像與目標(biāo)特征數(shù)據(jù)庫中的信息進(jìn)行特征匹配，看是否為系統(tǒng)感興趣的目標(biāo)；若不是系統(tǒng)感興趣的目標(biāo)則報(bào)告給簇頭節(jié)點(diǎn)，此目標(biāo)不必再跟蹤，圖像傳感器節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)入休眠狀態(tài)，轉(zhuǎn)步驟12)，否則轉(zhuǎn)步驟13)，步驟12)簇頭節(jié)點(diǎn)接收到信息后，立即告訴簇內(nèi)節(jié)點(diǎn)及別的簇頭節(jié)點(diǎn)此目標(biāo)不必再跟蹤，別的簇頭節(jié)點(diǎn)對(duì)簇內(nèi)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行廣播，轉(zhuǎn)步驟8)，步驟13)當(dāng)目標(biāo)離開圖像傳感器節(jié)點(diǎn)的監(jiān)測(cè)范圍時(shí)，圖像傳感器節(jié)點(diǎn)將檢測(cè)到目標(biāo)的時(shí)間和位置及目標(biāo)的當(dāng)前位置報(bào)告給簇頭節(jié)點(diǎn)，步驟14)簇頭節(jié)點(diǎn)接收到目標(biāo)的位置信息后，通過簇頭節(jié)點(diǎn)之間的數(shù)據(jù)傳輸將節(jié)點(diǎn)傳輸過來的信息發(fā)送給基站，同時(shí)判斷目標(biāo)是否即將離開監(jiān)測(cè)區(qū)域，若是則轉(zhuǎn)步驟16)，否則，喚醒相應(yīng)的節(jié)點(diǎn)來確定目標(biāo)的下一位置，轉(zhuǎn)步驟15)，步驟15)普通傳感器節(jié)點(diǎn)對(duì)目標(biāo)進(jìn)行定位后將目標(biāo)位置報(bào)告給簇頭節(jié)點(diǎn)，轉(zhuǎn)步驟14)，步驟16)基站接收到簇頭節(jié)點(diǎn)傳過來的數(shù)據(jù)后對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，計(jì)算出目標(biāo)在監(jiān)測(cè)區(qū)域中的軌跡并保存。
全文摘要
一種無線多媒體傳感器網(wǎng)絡(luò)中的目標(biāo)跟蹤方法主要用于解決無線多媒體傳感器網(wǎng)絡(luò)中的目標(biāo)跟蹤問題。該方法包括三種節(jié)點(diǎn)普通傳感器節(jié)點(diǎn)、裝有GPS模塊的傳感器節(jié)點(diǎn)和方向可調(diào)節(jié)的圖像傳感器節(jié)點(diǎn)。普通傳感器節(jié)點(diǎn)由于其成本較低，所消耗的能量較小，可以在網(wǎng)絡(luò)中大量投放，負(fù)責(zé)異常的檢測(cè)、目標(biāo)的定位及傳輸數(shù)據(jù)；裝有GPS模塊的傳感器節(jié)點(diǎn)主要功能為獲取節(jié)點(diǎn)的位置及普通傳感器節(jié)點(diǎn)的功能；圖像傳感器節(jié)點(diǎn)的主要功能為目標(biāo)識(shí)別。通過三種節(jié)點(diǎn)相互協(xié)作完成目標(biāo)跟蹤，并由基站完成目標(biāo)軌跡的計(jì)算與保存，節(jié)約了成本，同時(shí)也延長了網(wǎng)絡(luò)的壽命。
文檔編號(hào)H04W64/00GK101854653SQ20101017965
公開日2010年10月6日 申請(qǐng)日期2010年5月21日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月21日
發(fā)明者凡高娟, 葉寧, 孫力娟, 操天明, 沙超, 王汝傳, 肖甫, 黃小桑, 黃海平 申請(qǐng)人:南京郵電大學(xué)