一种基于多功能复合式传感器的无线传感网架构制造技术

本发明专利技术提供一种基于多功能复合式传感器的无线传感网架构，包括：若干个传感模块，包括多个第一传感节点、和第二传感节点，第一传感节点用于在感测移动目标进入探测区域后采集目标信号，提取移动目标的特征信息，分析移动目标的特征信息形成初级目标信息，传输初级目标信息至第二传感节点，第二传感节点将多个第一传感节点传输的移动目标的初级目标信息进行移动目标匹配和关联，并将关联后的初级目标信息进行修正形成中级目标信息；控制模块，用于综合和校准中级目标信息，通过融合校准后的中级目标信息获取到移动目标的态势评估形成高级目标信息。本发明专利技术提升了无线传感网的抗毁能力，延长了传感网生命周期，增加了融合处理高级目标信息的可信度。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于无线传感器网络
，涉及一种无线传感网架构，特别是涉及一种基于多功能复合式传感器的无线传感网架构。
技术介绍
随着无线网络和传感设备的高速发展，感知数据类型也迅速扩充，由原来单一的数据发展到音频、视频、图像等多媒体信息，并由此产生了以传统无线传感网为基础的无线传感网络。其节点一般装备有多个具有采集、震动感测、声音感测、加速度感测、温度感测、方向感测、光强度感测等等功能的传感器，它们一般部署在无人值守的环境，尤其是野外中自主地完成指定的任务，是一种能耗敏感的无基础设施网。与只具有简单环境数据采集功能的传统无线传感器网络相比，无线传感器探测系统能感知信息量丰富的音频、视频、图像等多媒体信息，能实现细粒度、精准信息的移动目标信息的监测，可广泛应用于战场可视化监控、环境监测、安全监控、交通监控、智能家居、医疗卫生等领域。而目前的无线传感网中，无线传感器探测系统多采用在不同地点布放不同种类的传感器节点的方式来实施对目标进行区域监控，分类识别和实时跟踪，而这些单一功能的节点得到的目标信息有限，在节点内无法得到目标的属性和状态，只能通过融合多个传感器节点才能得知目标的属性和运行状态。为保证无线传感网中节点的工作时间，不适合进行大批量数据传输，这种无线传感网中，对多传感器的融合处理只能选用决策级融合。这样会导致传感器节点处，损失掉大量有用的目标信息，对于后级融合来说，无法通过智能化的推理和决策算法来弥补。尤其，在恶劣的环境下，这种信息损失是致命的。这对无线传感网中传感器节点的多功能复合化提出了需求。因此，如何提供一种基于多功能复合式传感器的无线传感网架构，以解决现有技术中的无线传感器底层信息融合的准确度不高、无线传感器网络的鲁棒性、抗毁性不高等种种缺陷，实已成为本领域从业者亟待解决的技术问题。
技术实现思路
鉴于以上所述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种基于多功能复合式传感器的无线传感网架构，用于解决现有技术中无线传感器底层信息融合的准确度不高、无线传感器网络的鲁棒性、抗毁性不高的问题。为实现上述目的及其他相关目的，本专利技术提供一种基于多功能复合式传感器的无线传感网架构，用于监测移动目标，包括：若干个传感模块，各该传感模块包括多个第一传感节点、和第二传感节点，所述多个第一传感节点和第二传感节点形成一探测区域；其中，所述第一传感节点用于在感测到所述移动目标进入所述探测区域后采集所述移动目标的目标信号，预处理所述目标信号，提取所述移动目标的特征信息，分析所述移动目标的特征信息形成初级目标信息，并将所述初级目标信息传输至所述第二传感节点，所述第二传感节点用于将多个第一传感节点传输的移动目标的初级目标信息进行移动目标匹配和关联，并将关联后的初级目标信息进行修正以形成中级目标信息；与所述传感模块连接的中继传输模块，用于与所述第二传感节点进行通信以接收所述中级目标信息；与所述中继传输模块连接的控制模块，用于接收所述第二传感节点传输的中级目标信息，综合和校准所述中级目标信息，通过融合校准后的中级目标信息同时获取到所述移动目标的态势评估，及根据所述移动目标的态势评估形成高级目标信息。可选地，所述第一传感节点包括震动传感器、声音传感器、图像传感器、第一信息融合单元、第一通信单元、定位单元；其中，所述震动传感器包括震动感测单元和震动信号处理单元；多个所述声音传感器按照预定规则组成一多元声阵列，所述多元声阵列包括多元声感测单元和多元声信号处理单元；所述图像传感器包括图像感测单元和图像信息处理单元；所述震动感测单元、多元声感测单元、和图像感测单元分别用于感测和采集所述移动目标的震动信号、声音信号、及图像信息；所述定位单元用于获取所述第一传感节点内的预设参照物的绝对方位信息；所述震动信号处理单元和多元声信号处理单元分别用于根据采集到的震动信号、声音信号提取所述移动目标的声震特征信息，识别所述移动目标的目标类别，根据所述多元声阵列获取所述移动目标运行方向与所述预设参照物的相对方向角，将所述移动目标运行方向与所述预设参照物的相对方向角和所述定位单元提供的所述预设参照物的绝对方位信息结合估计出所述移动目标的实际运动方向；当获取到所述移动目标运行方向与所述预定参照物的相对方向角时启动所述图像传感器的图像感测单元获取所述移动目标的连续多帧图像，及所述图像传感器的图像信息处理单元提取所述移动目标的多维图像信息、获取所述移动目标的图像特征信息；所述第一信息融合单元用于融合所述移动目标的声震特征信息和图像特征信息、目标类别、实际运行方向，估计所述移动目标的运行状态、形成初级目标信息；所述第一通信单元用于将所述初级目标信息传输至所述第二传感节点。可选地，所述第一传感节点还包括用于感测移动目标所处环境气候条件的、和获取所述第一传感节点倾角信息以确定所述震动传感器和图像传感器的工作状态的环境信息获取单元、和用以感测所述第一传感节点的能量损耗的能量感测单元；其中，根据所述环境信息获取单元获取到的环境气候条件以判断图像质量。可选地，所述第二传感器节点包括第二通信单元、第二信息处理单元、及第二信息融合单元；其中，所述第二通信单元用于接收多个第一传感节点传输的所述初级目标信息；所述第二信息处理单元用于汇聚所述初级目标信息，并将汇聚后的初级目标信息进行目标匹配和关联，并将关联后的信息进行矢量状态及协方差修正；所述第二信息融合单元用于将修正后的初级目标信息进行时空融合以形成中级目标信息，并令所述第二通信单元将所述中级目标信息传输至所述控制模块；其中，所述第一通信单元和第二通信单元具有自动调节自身发射功率的功能。可选地，所述第二传感节点还包括第二感测单元用于感测所述第二传感节点的能量损耗；若感测到所述第二传感节点的能量损耗达到耗尽阈值时，所述第二感测单元传输重新选举第二传感节点的指令，令所述第一传感节点根据预定选举规则选举出新的第二传感节点。可选地，所述控制模块包括第三通信单元、第三信息融合单元、第三信息处理单元、指挥控制单元、及存储单元；其中，所述第三通信单元用于接收多个所述传感模块经所述中继传输模块传输的所述中级目标信息；所述第三信息融合单元用于将接收到的中级目标信息进行数据融合；所述第三信息处理单元用于对融合后得到的中级目标信息进行态势分析和态势预测以获取高级目标信息；所述指挥控制单元用于根据所述高级目标信息发出指控命令至操作人员；所述存储单元用于存储所述高级目标信息。可选地，所述中继传输模块还用于自动调节自身发射功率。可选地，所述基于多本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于多功能复合式传感器的无线传感网架构，用于监测移动目标，其特征在于，包括：若干个传感模块，各该传感模块包括多个第一传感节点、和第二传感节点，所述多个第一传感节点和第二传感节点形成一探测区域；其中，所述第一传感节点用于在感测到所述移动目标进入所述探测区域后采集所述移动目标的目标信号，预处理所述目标信号，提取所述移动目标的特征信息，分析所述移动目标的特征信息形成初级目标信息，并将所述初级目标信息传输至所述第二传感节点，所述第二传感节点用于将多个第一传感节点传输的移动目标的初级目标信息进行移动目标匹配和关联，并将关联后的初级目标信息进行修正以形成中级目标信息；与所述传感模块连接的中继传输模块，用于与所述第二传感节点进行通信以接收所述中级目标信息；与所述中继传输模块连接的控制模块，用于接收所述第二传感节点传输的中级目标信息，综合和校准所述中级目标信息，通过融合校准后的中级目标信息同时获取到所述移动目标的态势评估，及根据所述移动目标的态势评估形成高级目标信息。

【技术特征摘要】
1.一种基于多功能复合式传感器的无线传感网架构，用于监测移动目标，其特征在于，包括：
若干个传感模块，各该传感模块包括多个第一传感节点、和第二传感节点，所述多个
第一传感节点和第二传感节点形成一探测区域；其中，所述第一传感节点用于在感测到所
述移动目标进入所述探测区域后采集所述移动目标的目标信号，预处理所述目标信号，提
取所述移动目标的特征信息，分析所述移动目标的特征信息形成初级目标信息，并将所述
初级目标信息传输至所述第二传感节点，所述第二传感节点用于将多个第一传感节点传输
的移动目标的初级目标信息进行移动目标匹配和关联，并将关联后的初级目标信息进行修
正以形成中级目标信息；
与所述传感模块连接的中继传输模块，用于与所述第二传感节点进行通信以接收所述
中级目标信息；
与所述中继传输模块连接的控制模块，用于接收所述第二传感节点传输的中级目标信
息，综合和校准所述中级目标信息，通过融合校准后的中级目标信息同时获取到所述移动
目标的态势评估，及根据所述移动目标的态势评估形成高级目标信息。
2.根据权利要求1所述的基于多功能复合式传感器的无线传感网架构，其特征在于：所述第
一传感节点包括震动传感器、声音传感器、图像传感器、第一信息融合单元、第一通信单
元、定位单元；其中，所述震动传感器包括震动感测单元和震动信号处理单元；多个所述
声音传感器按照预定规则组成一多元声阵列，所述多元声阵列包括多元声感测单元和多元
声信号处理单元；所述图像传感器包括图像感测单元和图像信息处理单元；
所述震动感测单元、多元声感测单元、和图像感测单元分别用于感测和采集所述移动
目标的震动信号、声音信号、及图像信息；
所述定位单元用于获取所述第一传感节点内的预设参照物的绝对方位信息；
所述震动信号处理单元和多元声信号处理单元分别用于根据采集到的震动信号、声音
信号提取所述移动目标的声震特征信息，识别所述移动目标的目标类别，根据所述多元声
阵列获取所述移动目标运行方向与所述预设参照物的相对方向角，将所述移动目标运行方
向与所述预设参照物的相对方向角和所述定位单元提供的所述预设参照物的绝对方位信
息结合估计出所述移动目标的实际运动方向；当获取到所述移动目标运行方向与所述预定
参照物的相对方向角时启动所述图像传感器的图像感测单元获取所述移动目标的连续多
帧图像，及所述图像传感器的图像信息处理单元提取所述移动目标的多维图像信息、获取
所述移动目标的图像特征信息；
所述第一信息融合单元用于融合所述移动目标的声震特征信息和图像特征信息、目标
类别、实际运行方向，估计所述移动目标的运行状态、形成初级目标信息；
所述第一通信单元用于将所述初级目标信息传输至所述第二传感节点。
3.根据权利要求2所述的基于多功能复合式传感器的无线传感网架构，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈郁虹，袁晓兵，王诗成，梁婷婷，刘华巍，
申请(专利权)人：北京市信息技术研究所，中国科学院上海微系统与信息技术研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11