基于上下文事件检测的传感器节点定位和传感器网络组织制造技术

用于在传感器节点网络中定位、组织和监视传感器节点的系统和方法。传感器节点网络管理器从第一传感器节点接收第一环境测量并从第二传感器节点接收第二环境测量。将所述第一环境测量与所述第二环境测量进行比较以确定第一和第二传感器节点是否检测到共同事件。如果这两个传感器节点检测到共同事件，则第一和第二传感器节点是上下文相关并共位。

System and method for localization of sensor nodes and sensor network organization for context based event detection

System and method for locating, organizing, and monitoring sensor nodes in a sensor node network. The sensor node network manager receives the first environmental measurement from the first sensor node and receives the second environmental measurement from the second sensor node. The first environmental measurements are compared with the second environmental measurements to determine whether the first and second sensor nodes detect a common event. If the two sensor nodes detect a common event, the first and second sensor nodes are context sensitive and CO located.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于基于上下文事件检测的传感器节点局部化和传感器网络组织的系统和方法要求优先权和相关申请本申请要求2014年9月4日递交的美国临时专利申请No.62/045,986的优先权，其内容通过引用的方式结合于此。本申请还要求2015年2月4日递交的美国临时专利申请No.62/111,745的优先权，其内容通过引用的方式结合于此。本申请还要求2015年4月24日递交的美国临时专利申请No.62/152,510的优先权，其内容通过引用的方式结合于此。本申请还要求2015年4月24日递交的美国临时专利申请No.62/152,318的优先权，其内容通过引用的方式结合于此。引用结合以下文献引入本文以供参考[1]RFC2501MobileAdhocNetworking(MANET)：RoutingProtocolPerformanceIssuesandEvaluationConsiderations.[2]RFC3626OptimizedLinkStateRoutingProtocol(OLSR).[3]Candès，EmmanuelJ；Wakin，MichaelB“AnIntroductionToCompressiveSampling,Asensing/samplingparadigmthatgoesagainstthecommonknowledgeindataacquisition”IEEESignalProcessingMagazine，2008年3月.[4]Blu，Thierry；Dragotti，Pier-Luigi；Vetterli，Martin；Marziliano，Pina；Coulot，Lionel.“SparseSamplingofSignalInnovations，Theory，algorithms，andperformancebounds”IEEESignalProcessingMagazine，2008年3月.
技术介绍
传感器网络或机器到机器(M2M)网络可以包括多个设备，其能够捕获环境信息、检测事件、进行测量任务并将结果报告给网络网关、服务器和数据库。设备或传感器节点典型地包括至少一个物理事件传感器、处理器、存储器和通信接口来与其它传感器或与数据网络组件(例如服务器)通信。典型地，传感器节点具有多于一个的传感器，每个传感器能够感测不同的形态，例如，声音、光、加速度、声压等。传感器节点组中的传感器可按组分派任务，以处理基于形态的不同的感测任务。将感测任务分配给传感器节点组提供冗余测量，并且允许检测传感器测量的物理事件中的样式(pattern)。特别是当传感器网络的大小增加时，管理传感器网络的一个问题是确保感测任务被优化分配。将多个网络节点分配到相同的测量任务可能浪费昂贵的电池、无线传输带宽和网络计算资源。如果节点彼此靠近并测量相同的目标，或者当节点甚至没有到达测量的感兴趣点时，使用网络和传感器资源可能不是最优的。传感器网络通常通过添加或删除新的传感器节点在大小和复杂度方面发展。将新传感器节点连接到现有的传感器网络、M2M服务或网络内的应用在没有新设备关于现有网络的精确位置信息的情况下可能是有问题的。确保现有网络的节点在所需的位置内，并且在感兴趣点的范围也是挑战性的。这在设备被假定在预定义位置中的服务内共享计算、感测或任何其他任务时尤其如此。关于相对于已有服务的其它连接设备的位置的精确知识是有用的在现有的传感器网络中，网络内的M2M服务或应用可以广播关于在该范围内存在连接性和服务但是需要连接到设备的子集的信息。特别是当该设备被认为共享网络内的预定义任务时，该连接设备应当知道其关于网络的预定义子集的相对位置。这样，该节点可以与网络的其它相关成员分到一组。然而，新设备、网络的位置信息或两者可能不可获得，或者可能是不够准确的，尤其是在室内条件下。在无线移动传感器网络中的邻居发现通常基于通信信道的可用性。在这样的网络中，邻居基于传输信道能力被定义。然而，当考虑在测量范围中检测环境和物理事件的传感器网络任务时，仅仅存在通信信道不一定是定义邻居的充分条件。当节点的连接性邻近可以是全球范围时，这在涉及基于集中的基础设施的网络(例如蜂窝网络)的情况中尤其如此。许多基于位置的服务尤其是在室内环境中需要准确的位置估计。例如，商场里导航仍然是一个挑战。此外，局部化便携设备和工具(例如在医院或工厂中)对运作效率和成本管理有重要贡献。例如，当时时知道现有设备的所在之处时，医院可以不需要获得额外设备。无线传感器网络(WSN)包括彼此连接的多个独立的移动设备。在一示例性实施方式中，WSN可根据移动ad-hoc网络(MANET)协议被组织。WSN能够在网络内捕获环境信息、检测事件、进行测量任务和报告结果到专用应用接口以及服务数据库。所捕获的信息可以被分析用于分类和组织网络本身。针对给定任务通常进行自组织，并利用冗余测量得到可靠的结果。无线传感器网络的单独的传感器节点具有很少的机会来获得关于周围环境中的总体条件的知识。因此，该节点不具有响应于所述网络操作或环境优化性能的方式。典型地，节点的主要任务是从具有给定感测能力的环境捕获数据，并且通过网络广播该结果给网络应用接口或数据库。节点不一定知道是否有其他节点共位，并且它们是否实际测量相同的事件。节点不具有关于网络覆盖内的总体网络能力、性能、条件和可用形态的分布的任何知识。WSN不必具有集中的基础设施来基于每个节点的已知能力分配资源和管理网络。当所有的传感器节点测量相同的物理事件并通过网络向数据库传送该信息时，WSN会浪费资源。每个传感器节点可以例如根据标准协议通过网络通信。在一示例性实施方式中，传感器节点根据优化链路状态路由(OLSR)协议进行通信。因此，进行测量任务的每个节点增加了传输带宽要求，因为它同时作为用于其他节点捕获的数据的接收机和发射机。在传感器网络或M2M服务中的传感器故障在工业应用中会产生问题。如果来自应用传感器的反馈环路和传感器网络的测量不准确可靠，则该过程执行差、次优化并且甚至可能变得不稳定。同样的问题出现在传感器网络读数不同步。传感器故障引起损耗、干扰、延迟和利润损失。因此，能够监视系统的完整性和尽快检测传感器故障是至关重要的。然而，这种传感器故障难以监测，因为该过程本身也会导致监测值变化。在本领域中需要系统和方法来配置、管理和监视传感器网络，其自动检测传感器网络范围内的新设备、使新设备或传感器连接到现有网络、自动分类和组织测量一个或多个目标的设备，使能节点自发现和自组织adhoc网络，以及检测并解决传感器故障。
技术实现思路
鉴于以上所述，所描述的方法和系统用于定位、组织和监视传感器节点网络中的传感器节点。在示例性方法中，传感器节点网络管理器接收来自第一传感器节点的第一环境测量和来自第二传感器节点的第二环境测量。第一和第二环境测量被比较以确定第一和第二传感器节点是否检测到共同事件。如果这两个传感器节点检测到共同事件，则第一和第二传感器节点可以被认为是共位的、或上下文相关的、或上下文相似的。上下文相关的传感器节点可以作为上下文相关组被分组并监视。传感器节点上的不同形态的传感器可以基于上下文相似性被指派感测任务。感测任务可以以优化使用从传感器节点可得的资源而本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种方法，包括：从第一传感器节点接收以稀疏表示的第一环境测量；从第二传感器节点接收以稀疏表示的第二环境测量；将所述第一环境测量与所述第二环境测量进行比较以确定所述第一环境测量和所述第二环境测量是否用信号表示共同事件的检测；基于根据所述比较确定所述第一环境测量和所述第二环境测量检测到所述共同事件识别所述第一传感器节点相对于所述第二传感器节点的位置。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.09.04 US 62/045,986;2015.02.04 US 62/111,745;1.一种方法，包括：从第一传感器节点接收以稀疏表示的第一环境测量；从第二传感器节点接收以稀疏表示的第二环境测量；将所述第一环境测量与所述第二环境测量进行比较以确定所述第一环境测量和所述第二环境测量是否用信号表示共同事件的检测；基于根据所述比较确定所述第一环境测量和所述第二环境测量检测到所述共同事件识别所述第一传感器节点相对于所述第二传感器节点的位置。2.根据权利要求1所述的方法，还包括向所述第一传感器节点发送识别所述第一传感器节点的所述位置的信息。3.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一环境测量和所述第二环境测量具有选自一组的测量形态，该组包括：声音测量、光等级测量以及加速度测量。4.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一环境测量具有第一测量形态以及所述第二环境测量具有不同于所述第一测量形态的第二测量形态。5.根据权利要求1所述的方法，其中将所述第一环境测量与所述第二环境测量进行比较包括确定所述第一环境测量与所述第二环境测量之间的互相关。6.根据权利要求1所述的方法，其中将所述第一环境测量与所述第二环境测量进行比较包括：针对所述第二环境测量确定与所述第一环境测量的多个互相关值并从所确定的互相关值中选择最大互相关值。7.根据权利要求1所述的方法，还包括从所述稀疏表示重构所述第一环境测量和所述第二环境测量中的至少一者。8.根据权利要求7所述的方法，其中使用数值优化来执行所述重构。9.根据权利要求7所述的方法，其中使用消除滤波器方法来执行所述重构。10.根据权利要求1所述的方法，其中所述第二传感器节点被指派到传感器节点组，该方法还包括：基于所述第一传感器节点和所述第二传感器节点检测所述共同事件将所述第一传感器节点指派到所述传感器节点组。11.一种方法，包括：接收由相应的多个传感器节点生成的多个环境测量，该多个传感器节点的每一个传感器节点包括至少使用第一感测形态的第一传感器和使用第二感测形态的第二传感器；将所述多个环境测量进行比较以识别包括共同事件的检测的环境测量；将生成包括所述共同事件的检测的环境测量的传感器节点指派到上下文相关组；以及将基于所选择的感测形态的感测任务指派给在所述上下文相关组中选择的多个传感器节点。12.根据权利要求11所述的方法，其中所选择的感测形态是第一感测形态，以及所选择的多个传感器节点是第一选择的多个传感器节点，该方法包括：将基于第二感测形态的感测任务指派给所述上下文相关组中的第二选择的多个传感器节点，由此所述传感器节点的每一个传感器节点被指派执行不多于一个感测形态。13.根据权利要求11所述的方法，还包括：从所选择的多个传感器节点接收多个环境测量，其中所述多个环境测量的上下文感测形态不同于所选择的感测形态；基于所述上下文感测形态的所述多个环境测量确定所选择的多个传感器节点中的至少一些传感器节点在所述上下文感测形态中检测到共同物理事件；以及识别上下文相关传感器节点子组，该子组包括所选择的多个传感器节点中在所述上下文感测形态检测到所述共同物理事件的所述至少一些传感器节点。14.根据权利要求13所述的方法，还包括：将所述上下文相关传感器节点子组与被指派基于所选择的感测形态的所述感测任务的所选择的多个传感器...

【专利技术属性】
技术研发人员：P·S·奥贾拉，
申请(专利权)人：PCMS控股公司，
类型：发明
国别省市：美国,US