一种目标识别跟踪系统及方法技术方案

本发明专利技术提供一种目标识别跟踪系统及方法，能够降低系统的功耗。所述系统包括：三级节点、二级节点、一级节点及上位机；每个节点，用于测量自身节点与周围节点的距离，并将测量结果上报并汇聚到一级节点，由一级节点确定网络中各个无锚节点的位置，生成总网络属性表并将该属性表上传至上位机显示，同时还将该属性表广播全网，由各节点进行存储；二级节点及三级节点，还用于当各节点对一级节点广播的属性表进行存储后，将识别到的声音信息上报并汇聚到一级节点，由一级节点对接收到的声音信息和属性表进行整合，预测声信号源的运动轨迹。本发明专利技术适用于无线通信技术领域。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及无线通信
，特别是指。
技术介绍
目标类型与位置信息的采集是保证特殊环境中工作正常运行的基础，通过对工作环境中所有运动物体进行实时监控，掌握其类别与运动轨迹，可以及时发现、定位和排除影响工作进程的不确定因素。因此，建立和完善自动数据采集系统已经成为企业信息化建设的重点。目前，有越来越多的工业企业开始使用传感器采集数据，以监控工作设备和环境的状态，但是往往通过有线的方式传送到计算机终端进行处理。有线电缆的铺设、维护成本高并且十分繁琐，不利于工厂和野外环境的架设，存在一定的安全隐患，使用无线传感网络则可以解决这些问题。无线传感器网络与传统的互联网不同，可以通过传感器使用无线方式通信。无线传感器网络分为分布式和集中式网络，具有资源受限、以数据为中心、与应用相关等特点，可以适应复杂多变的环境，有着广泛的应用前景。无线传感器网络由很多个节点组成，这些集成有传感器、微处理器单元、通信模块、电源模块的微小节点可以通过一定的方式构成一个网络，每个节点把传感器采集到的数据，通过无线网络最终发送回控制中心，进行分析并采取相应的操作。声识别测向技术以声传感器为主体，研究和发展声波信息的形成、传输、接收、变换、处理和应用。声传感器既能测试声波的强度大小，也能显示出声波的波形，是与人耳朵相似具有频率反应的电麦克风，通过分析声波信号的特征谱信息，可以确定目标的类型;通过声波到达声阵列的时间差值和声阵列的相位相关信息可以计算目标相对节点的方向。定位技术作为无线传感器网络的主要技术之一，在工业检测、医疗、入侵检测等方面被广泛应用。无线传感器网络的节点通常被随机分散在一定的区域内，或者被放置在较为复杂或危险的环境下，要想得到每个节点的位置信息是很困难甚至是不可能的，而这些节点采集到的数据往往会与其位置信息相关，因此节点自定位技术和目标定位技术在无线传感器网络中的应用很广泛。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供，以解决现有技术所存在的有线采集系统维护成本高、维护工作繁琐且存在一定的安全隐患的问题。为解决上述技术问题，本专利技术实施例提供一种目标识别跟踪系统，包括:三级节点、与三级节点相连的二级节点、与二级节点相连的一级节点，与一级节点相连的上位机，其中，三级节点的上级节点是二级节点，二级节点的上级节点是一级节点；每个节点，用于测量自身节点与周围节点的距离，并将测量结果上报给上级节点并汇聚到一级节点，由一级节点确定网络中各个无锚节点的位置，生成总网络属性表并将该属性表上传至上位机，同时还将该属性表广播全网，由各节点进行存储，其中，所述属性表包括:各节点对应的节点号及位置信息；二级节点及三级节点，还用于当各节点对一级节点广播的属性表进行存储后，检测识别自身节点的工作环境中的声音信息，并将识别到的声音信息上报给上级节点并汇聚到一级节点，由一级节点对接收到的声音信息和属性表进行整合，预测声信号源的运动轨迹，并将声信号源的位置和运动轨迹上传给上位机显示。进一步地，所述一级节点，还用于若检测到的声信号源不是对应节点工作环境中正常的声信号源或声信号源的运动轨迹发生偏差时，则发出报警信息上传给上位机；进一步地，每个节点包括:电路板、保护壳及无线收发天线，其中，所述电路板放置于保护壳内，无线收发天线固定在保护壳外壁上。进一步地，所述电路板包括:主控模块、电源模块、与其他节点进行无线通信的射频组网模块、超声测距模块及声识别测向模块，其中，所述无线收发天线，主控模块、超声测距模块、声识别测向模块分别与所述射频组网模块连接。进一步地，一级节点失效后，由距离该一级节点最近的二级节点取代成为一级节点，该二级节点下的三级节点就近加入别的簇中；二级节点失效后，由距离该二级节点最近的三级节点取代成为二级节点，原分簇中的其他节点成为当前二级节点下的三级节点。进一步地，在所述超声测距模块完成测距工作后，声识别测向模块开始工作时，可切换节点的工作状态，所述节点的工作状态包括:工作状态、值守状态或休眠状态；若节点处于工作状态，所述节点的声识别测向模块工作，所述节点，用于检测和处理声音信息，判断声信号源的危险性并报警以及预测声信号源的运动轨迹；若节点处于值守状态，所述节点的声识别测向模块工作，所述节点，用于检测和跟踪声音信息，但不判断声信号源的危险性并报警和预测声信号源的运动轨迹；若节点处于休眠状态，所述节点的声识别测向模块不工作。进一步地，各节点的结构完全一致，一级节点周期性地发送同步命令，保证各级节点之间的同步；—级节点、二级节点收到下级节点发送的数据后回复确认包，确认包内含一个同步标志，下级节点根据该同步标志调整自身的同步时间；—级节点与二级节点之间的通信、二级节点与三级节点之间的通信通过TDMA方式工作在2.4GHz频段上。本专利技术实施例还提供一种目标识别跟踪方法，包括:确定网络中的一级节点、二级节点及三级节点，其中，三级节点的上级节点是二级节点，二级节点的上级节点是一级节点；组网成功后，测量各节点与周围节点的距离信息，并将该距离信息上报汇聚至一级节点；通过一级节点确定网络中各个无锚节点的位置，生成总网络属性表并将该属性表广播全网，由各节点进行存储，其中，所述属性表包括:各节点对应的节点号及位置信息；检测识别各节点的工作环境中的声音信息并上报汇聚至一级节点；通过一级节点对接收到的所述声音信息及属性表进行整合，预测声信号源的运动轨迹。进一步地，一级节点失效后，由距离该一级节点最近的二级节点取代成为一级节点，该二级节点下的三级节点就近加入别的簇中；二级节点失效后，由距离该二级节点最近的三级节点取代成为二级节点，原分簇中的其他节点成为当前二级节点下的三级节点。进一步地，当节点的超声测距模块完成测距工作后，节点的声识别测向模块开始工作时，可切换节点的工作状态，所述节点的工作状态包括:工作状态、值守状态或休眠状态；若节点处于工作状态，所述节点的声识别测向模块工作，所述节点，用于检测和处理声音信息，判断声音的危险性并报警以及预测声信号源的运动轨迹；若节点处于值守状态，所述节点的声识别测向模块工作，所述节点，用于检测和跟踪声音，但不判断声音的危险性并报警和预测声信号源的运动轨迹；若节点处于休眠状态，所述节点的声识别测向模块不工作。本专利技术的上述技术方案的有益效果如下:上述方案中，各节点组网成功后，先测量每个节点和周围节点的距离，并通过网络，将测量结果上报汇聚到一级节点，一级节点确定网络中各个无锚节点的位置，建立网络坐标系，生成含有各节点坐标信息的总网络属性表，并将该属性表广播全网，由各节点进当前第1页1 2 3 4 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种目标识别跟踪系统，其特征在于，包括：三级节点、与三级节点相连的二级节点、与二级节点相连的一级节点，与一级节点相连的上位机，其中，三级节点的上级节点是二级节点，二级节点的上级节点是一级节点；每个节点，用于测量自身节点与周围节点的距离，并将测量结果上报给上级节点并汇聚到一级节点，由一级节点确定网络中各个无锚节点的位置，生成总网络属性表并将该属性表上传至上位机，同时还将该属性表广播全网，由各节点进行存储，其中，所述属性表包括：各节点对应的节点号及位置信息；二级节点及三级节点，还用于当各节点对一级节点广播的属性表进行存储后，检测识别自身节点的工作环境中的声音信息，并将识别到的声音信息上报给上级节点并汇聚到一级节点，由一级节点对接收到的声音信息和属性表进行整合，预测声信号源的运动轨迹，并将声信号源的位置和运动轨迹上传给上位机显示。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张晓彤，刘方捷，麻付强，白红英，王仕达，唐静，
申请(专利权)人：北京科技大学，
类型：发明
国别省市：北京;11