[发明专利]基于无线传感器网络的实时目标检测方法

权利要求书

1.一种基于无线传感器网络的实时目标检测方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤1：根据遍历过程的特性，通过单链路实验来建立基于检测窗的接收信号强度值直方图测量模型；

步骤2：利用接收信号强度值直方图测量模型及巴氏距离计算得到可能存在目标的“正位置”，并利用层次聚类算法，实现目标检测定位；

步骤3：通过低精度直方图和高精度直方图级联方法，确定目标的“正位置”。

2.根据权利要求1所述的基于无线传感器网络的实时目标检测方法，其特征在于：所述步骤1建立接收信号强度值直方图测量模型的方法包括以下步骤：

⑴利用两个传感器节点组成一条一定长度的链路，在一定的环境下安排需要被检测定位的目标在链路上来回均匀走动，进行单链路接收信号强度值衰减量的统计实验；

⑵改变上述链路的长度与所处的环境，重复步骤⑴的过程，将统计得到的接收信号强度值衰减量分布作平均，得到了参考接收信号强度值直方图；

⑶在无线传感器网络中，定义一个半径为R_w的圆形窗口为检测窗，在无线传感器网络中穿过检测窗的链路定义为它的受影响链路，在实时定位过程中，受影响链路的接收信号强度值衰减量的分布统计直方图就是候选接收信号强度直方图。

3.根据权利要求1所述的基于无线传感器网络的实时目标检测方法，其特征在于：所述的接收信号强度值直方图测量模型H(t,x)为：

H(t,x)={h₁(t,x),h₂(t,x),…,h_Nb(t,x)}

其中，Nb指的是直方图的柱条值数量，h_i(t,x)是指直方图第i个柱条的高度，在t为当前时刻，x为t时刻的当前位置。

4.根据权利要求1所述的基于无线传感器网络的实时目标检测方法，其特征在于：所述步骤2目标检测定位方法包括以下步骤：

⑴检测窗扫描整个网络区域，每扫描到一个位置就能得到一个对应该位置的候选接收信号强度值直方图，当得到当前时刻每个位置的候选接收信号强度值直方图后，一次将它们跟参考接收信号强度值直方图作比较；

⑵利用比较直方图的方法，我们采用巴氏距离衡量离散直方图之间的距离，我们设定一个阈值D_th-H，当候选直方图与参考直方图的距离低于此阈值的位置，我们将其标记为正位置；

⑶采用层次聚类法来将得到某一时刻网络中所有正位置按空间远近的关系进行聚类，得到的每一类就代表一个目标，目标数就是最终的类数。

5.根据权利要求1所述的基于无线传感器网络的实时目标检测方法，其特征在于：采用层次聚类算法包括以下步骤：

⑴将所有的N_p个正位置定义成N_p个不同的类，这些类之间的距离定义为每一个类中所包含的正位置之间的巴氏距离；

⑵找到这些类之间距离最小的那一对，如果它们之间的距离小于事先设定的阈值D_th-C，则将它们融合为一个类，这两个归为一类的正位置算出他们的平均坐标作为该新类的位置信息；

⑶计算新类与之前留下的所有类之间的距离。

⑷重复步骤⑵和步骤⑶，直到任意两个类之间的距离都不小于阈值D_th-C。

6.根据权利要求1所述的基于无线传感器网络的实时目标检测方法，其特征在于：所述步骤3具体包括以下步骤：

⑴计算每个位置的低精度接收信号强度值直方图，将这些低精度接收信号强度值直方图中明显不存在目标的大量区域排除掉；

⑵在剩下的区域再继续计算高精度接收信号强度值直方图，然后再通过过高精度接收信号强度值直方图进一步确认目标的正位置。