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一種目標識別跟蹤系統(tǒng)及方法

文檔序號:9691515閱讀:534來源:國知局
一種目標識別跟蹤系統(tǒng)及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及無線通信技術(shù)領(lǐng)域,特別是指一種目標識別跟蹤系統(tǒng)及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]目標類型與位置信息的采集是保證特殊環(huán)境中工作正常運行的基礎(chǔ),通過對工作環(huán)境中所有運動物體進行實時監(jiān)控,掌握其類別與運動軌跡,可以及時發(fā)現(xiàn)、定位和排除影響工作進程的不確定因素。因此,建立和完善自動數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)已經(jīng)成為企業(yè)信息化建設(shè)的重點。
[0003]目前,有越來越多的工業(yè)企業(yè)開始使用傳感器采集數(shù)據(jù),以監(jiān)控工作設(shè)備和環(huán)境的狀態(tài),但是往往通過有線的方式傳送到計算機終端進行處理。有線電纜的鋪設(shè)、維護成本高并且十分繁瑣,不利于工廠和野外環(huán)境的架設(shè),存在一定的安全隱患,使用無線傳感網(wǎng)絡(luò)則可以解決這些問題。
[0004]無線傳感器網(wǎng)絡(luò)與傳統(tǒng)的互聯(lián)網(wǎng)不同,可以通過傳感器使用無線方式通信。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)分為分布式和集中式網(wǎng)絡(luò),具有資源受限、以數(shù)據(jù)為中心、與應(yīng)用相關(guān)等特點,可以適應(yīng)復雜多變的環(huán)境,有著廣泛的應(yīng)用前景。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)由很多個節(jié)點組成,這些集成有傳感器、微處理器單元、通信模塊、電源模塊的微小節(jié)點可以通過一定的方式構(gòu)成一個網(wǎng)絡(luò),每個節(jié)點把傳感器采集到的數(shù)據(jù),通過無線網(wǎng)絡(luò)最終發(fā)送回控制中心,進行分析并采取相應(yīng)的操作。
[0005]聲識別測向技術(shù)以聲傳感器為主體,研究和發(fā)展聲波信息的形成、傳輸、接收、變換、處理和應(yīng)用。聲傳感器既能測試聲波的強度大小,也能顯示出聲波的波形,是與人耳朵相似具有頻率反應(yīng)的電麥克風,通過分析聲波信號的特征譜信息,可以確定目標的類型;通過聲波到達聲陣列的時間差值和聲陣列的相位相關(guān)信息可以計算目標相對節(jié)點的方向。
[0006]定位技術(shù)作為無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的主要技術(shù)之一,在工業(yè)檢測、醫(yī)療、入侵檢測等方面被廣泛應(yīng)用。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點通常被隨機分散在一定的區(qū)域內(nèi),或者被放置在較為復雜或危險的環(huán)境下,要想得到每個節(jié)點的位置信息是很困難甚至是不可能的,而這些節(jié)點采集到的數(shù)據(jù)往往會與其位置信息相關(guān),因此節(jié)點自定位技術(shù)和目標定位技術(shù)在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用很廣泛。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種目標識別跟蹤系統(tǒng)及方法,以解決現(xiàn)有技術(shù)所存在的有線采集系統(tǒng)維護成本高、維護工作繁瑣且存在一定的安全隱患的問題。
[0008]為解決上述技術(shù)問題,本發(fā)明實施例提供一種目標識別跟蹤系統(tǒng),包括:三級節(jié)點、與三級節(jié)點相連的二級節(jié)點、與二級節(jié)點相連的一級節(jié)點,與一級節(jié)點相連的上位機,其中,三級節(jié)點的上級節(jié)點是二級節(jié)點,二級節(jié)點的上級節(jié)點是一級節(jié)點;
[0009]每個節(jié)點,用于測量自身節(jié)點與周圍節(jié)點的距離,并將測量結(jié)果上報給上級節(jié)點并匯聚到一級節(jié)點,由一級節(jié)點確定網(wǎng)絡(luò)中各個無錨節(jié)點的位置,生成總網(wǎng)絡(luò)屬性表并將該屬性表上傳至上位機,同時還將該屬性表廣播全網(wǎng),由各節(jié)點進行存儲,其中,所述屬性表包括:各節(jié)點對應(yīng)的節(jié)點號及位置信息;
[0010]二級節(jié)點及三級節(jié)點,還用于當各節(jié)點對一級節(jié)點廣播的屬性表進行存儲后,檢測識別自身節(jié)點的工作環(huán)境中的聲音信息,并將識別到的聲音信息上報給上級節(jié)點并匯聚到一級節(jié)點,由一級節(jié)點對接收到的聲音信息和屬性表進行整合,預測聲信號源的運動軌跡,并將聲信號源的位置和運動軌跡上傳給上位機顯示。
[0011]進一步地,所述一級節(jié)點,還用于若檢測到的聲信號源不是對應(yīng)節(jié)點工作環(huán)境中正常的聲信號源或聲信號源的運動軌跡發(fā)生偏差時,則發(fā)出報警信息上傳給上位機;
[0012]進一步地,每個節(jié)點包括:電路板、保護殼及無線收發(fā)天線,其中,所述電路板放置于保護殼內(nèi),無線收發(fā)天線固定在保護殼外壁上。
[0013]進一步地,所述電路板包括:主控模塊、電源模塊、與其他節(jié)點進行無線通信的射頻組網(wǎng)模塊、超聲測距模塊及聲識別測向模塊,其中,所述無線收發(fā)天線,主控模塊、超聲測距模塊、聲識別測向模塊分別與所述射頻組網(wǎng)模塊連接。
[OOM]進一步地,一級節(jié)點失效后,由距離該一級節(jié)點最近的二級節(jié)點取代成為一級節(jié)點,該二級節(jié)點下的三級節(jié)點就近加入別的簇中;
[0015]二級節(jié)點失效后,由距離該二級節(jié)點最近的三級節(jié)點取代成為二級節(jié)點,原分簇中的其他節(jié)點成為當前二級節(jié)點下的三級節(jié)點。
[0016]進一步地,在所述超聲測距模塊完成測距工作后,聲識別測向模塊開始工作時,可切換節(jié)點的工作狀態(tài),所述節(jié)點的工作狀態(tài)包括:工作狀態(tài)、值守狀態(tài)或休眠狀態(tài);
[0017]若節(jié)點處于工作狀態(tài),所述節(jié)點的聲識別測向模塊工作,所述節(jié)點,用于檢測和處理聲音信息,判斷聲信號源的危險性并報警以及預測聲信號源的運動軌跡;
[0018]若節(jié)點處于值守狀態(tài),所述節(jié)點的聲識別測向模塊工作,所述節(jié)點,用于檢測和跟蹤聲音信息,但不判斷聲信號源的危險性并報警和預測聲信號源的運動軌跡;
[0019]若節(jié)點處于休眠狀態(tài),所述節(jié)點的聲識別測向模塊不工作。
[0020]進一步地,各節(jié)點的結(jié)構(gòu)完全一致,一級節(jié)點周期性地發(fā)送同步命令,保證各級節(jié)點之間的同步;
[0021]—級節(jié)點、二級節(jié)點收到下級節(jié)點發(fā)送的數(shù)據(jù)后回復確認包,確認包內(nèi)含一個同步標志,下級節(jié)點根據(jù)該同步標志調(diào)整自身的同步時間;
[0022]—級節(jié)點與二級節(jié)點之間的通信、二級節(jié)點與三級節(jié)點之間的通信通過TDMA方式工作在2.4GHz頻段上。
[0023]本發(fā)明實施例還提供一種目標識別跟蹤方法,包括:
[0024]確定網(wǎng)絡(luò)中的一級節(jié)點、二級節(jié)點及三級節(jié)點,其中,三級節(jié)點的上級節(jié)點是二級節(jié)點,二級節(jié)點的上級節(jié)點是一級節(jié)點;
[0025]組網(wǎng)成功后,測量各節(jié)點與周圍節(jié)點的距離信息,并將該距離信息上報匯聚至一級節(jié)點;
[0026]通過一級節(jié)點確定網(wǎng)絡(luò)中各個無錨節(jié)點的位置,生成總網(wǎng)絡(luò)屬性表并將該屬性表廣播全網(wǎng),由各節(jié)點進行存儲,其中,所述屬性表包括:各節(jié)點對應(yīng)的節(jié)點號及位置信息;
[0027]檢測識別各節(jié)點的工作環(huán)境中的聲音信息并上報匯聚至一級節(jié)點;
[0028]通過一級節(jié)點對接收到的所述聲音信息及屬性表進行整合,預測聲信號源的運動軌跡。
[0029]進一步地,一級節(jié)點失效后,由距離該一級節(jié)點最近的二級節(jié)點取代成為一級節(jié)點,該二級節(jié)點下的三級節(jié)點就近加入別的簇中;
[0030]二級節(jié)點失效后,由距離該二級節(jié)點最近的三級節(jié)點取代成為二級節(jié)點,原分簇中的其他節(jié)點成為當前二級節(jié)點下的三級節(jié)點。
[0031]進一步地,當節(jié)點的超聲測距模塊完成測距工作后,節(jié)點的聲識別測向模塊開始工作時,可切換節(jié)點的工作狀態(tài),所述節(jié)點的工作狀態(tài)包括:工作狀態(tài)、值守狀態(tài)或休眠狀態(tài);
[0032]若節(jié)點處于工作狀態(tài),所述節(jié)點的聲識別測向模塊工作,所述節(jié)點,用于檢測和處理聲音信息,判斷聲音的危險性并報警以及預測聲信號源的運動軌跡;
[0033]若節(jié)點處于值守狀態(tài),所述節(jié)點的聲識別測向模塊工作,所述節(jié)點,用于檢測和跟蹤聲音,但不判斷聲音的危險性并報警和預測聲信號源的運動軌跡;
[0034]若節(jié)點處于休眠狀態(tài),所述節(jié)點的聲識別測向模塊不工作。
[0035]本發(fā)明的上述技術(shù)方案的有益效果如下:
[0036]上述方案中,各節(jié)點組網(wǎng)成功后,先測量每個節(jié)點和周圍節(jié)點的距離,并通過網(wǎng)絡(luò),將測量結(jié)果上報匯聚到一級節(jié)點,一級節(jié)點確定網(wǎng)絡(luò)中各個無錨節(jié)點的位置,建立網(wǎng)絡(luò)坐標系,生成含有各節(jié)點坐標信息的總網(wǎng)絡(luò)屬性表,并將該屬性表廣播全網(wǎng),由各節(jié)點進
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