[发明专利]基于认知架构的无线传感网络定位跟踪方法

说明书

技术领域：

本发明涉及一种认知跟踪系统，属于无线传感网络技术领域。

背景技术：

无线传感器网络的研究最初来源于美国军方。美国国防预先研究计划局(DefenseAdvanced Research Projects Agency，DARPA)于2001年在“网络嵌入式软件技术”(Network Embedded Software Technology，NEST)项目的支持下，资助加州伯克力大学开发了名为“Smart Dust”(智能灰尘)或“Mote”的无线传感器开发系统，从那时期起到现在，DARPA每年都投入几千万美元进行无线传感器网络技术的预研。近几年来，无线传感器网络(Wireless sensor networks，WSNs)掀起了一场后PC时代的革命。WSNs作为综合了传感器、嵌入式计算、及无线通信等3大技术的新兴领域，可以实现人与自然物以及物与物对话的无处不在的通讯和计算。当需要对诸如温度、光通量、位移以及噪声等环境参数进行不间断地传感、测试和无线信号传输时，可以考虑在相关领域中配置智能化的无线传感网络，通过对环境待测参数的传感数据分析来实现检测目的。

目标跟踪是无线网络的一个重要技术，目标跟踪技术无论是在军事还是在民用领域都有着重要的应用价值。目标跟踪可从目标个数来分类，可分为单目标跟踪和多目标跟踪。跟踪方法主要有空间跟踪和时间-空间跟踪两种。机动目标跟踪问题是一个受被跟踪目标运动约束的优化过程，涉及控制、信号处理、通信等技术问题，是国际热门的研究方向之一。

定位跟踪技术是无线传感网络的主要研究问题之一，对于人的感官系统而言，要判断一个物体的方位可以从视觉、听觉、嗅觉等方面着手，先进行区域的划分，最后再细化到区域的每个角落，但是由无线传感节点自动完成区域的定位并不容易。无线传感节点主要依靠信号的模式匹配方法进行区分判断，这会对内存带来极大的负担并且需要繁琐的地图构建过程。其次，无法预知的建筑物布局使得传感节点部署非常复杂，找到一种不完全依赖于建筑物结构的区域定位方法非常有意义。

发明内容

本发明的所要解决的技术问题是基于背景技术中存在的无线传感节点自动完成区域的定位这一技术问题，提供一种基于认知架构的无线传感网络定位跟踪方法。

本发明为实现上述发明目的采用如下技术方案：

一种基于认知架构的无线传感网络定位跟踪方法，包括节点初始化步骤和目标定位跟踪步骤；其中，节点初始化步骤包括如下分步骤：

步骤A1，对无线传感网络进行区域划分，共划分成K个区域；每个区域中包含1个中心服务器、N个认知节点；其中每个认知节点与M个移动节点相联通，所述M个移动节点以聚类的方式组合在一起，所述N个认知节点对所属的区域进行信息的汇聚及管理，区域间则采用中心服务器协同工作；其中K、N、M均为自然数；

步骤A2，采用中心服务器端为每个认知节点分配一个唯一的ID和用户指定坐标，各认知节点间信息互通，并将各自收集到的传感信息提交至中心服务器端；

所述目标定位跟踪步骤包括如下分步骤：

步骤B1，中心服务器向认知节点发送DCB包，认知节点周期性的广播DCB包，所述DCB包中包含认知节点的ID、探测信息包的序列号等信息；

步骤B2，当被跟踪的目标所携带的移动节点接收到DCB包后，对该DCB包进行解析，从中获得RSSI值；

步骤B3，移动节点将接收到的认知节点的RSSI信息封装到一个包中，并将该包发送给最近的路由节点，经过多跳路由发送至基站，基站通过COM端口发送到中心服务器端；

步骤B4，中心服务器端收到步骤B3所述的封装包后，匹配中心服务器中的认知节点的ID及坐标信息，确定目标所在区域；

步骤B5，中心服务器对RSSI信息进行进一步分析，具体定位到某个移动节点，最终确定移动目标的位置。

本发明采用上述技术方案具有如下有益效果：

通过具有认知架构的跟踪定位系统，我们能够实现以下方面的收益：

1.高可靠性。由于添加了认知架构，使得传感网络具有自治、自组织和高密度部署特点，当节点失效或新的节点加入时，可以在恶劣的环境中自动配置与容错，使得无线传感器网络在跟踪目标时具有较高的可靠性、容错性和鲁棒性。

2.跟踪更精细。密集部署的传感器节点可以更容易的监测到移动节点，从而进行更精确的跟踪与控制，也更详细的掌握到移动目标的运动情况。

3.全面性。基于认知架构的分布式数据处理、多节点协同工作，使数据获取更全面。