專利名稱：：面向無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的人體紅外定位裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及無線傳感器網(wǎng)絡(luò)
技術(shù)領(lǐng)域：
和人體目標(biāo)定位與跟蹤領(lǐng)域，特別是涉及一種面向無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的人體紅外定位裝置及方法。
背景技術(shù)：
：人體檢測(cè)與定位是智能監(jiān)控、高級(jí)人機(jī)接口、人體運(yùn)動(dòng)分析、人體行為理解等領(lǐng)域涉及的共性關(guān)鍵技術(shù)和廣受關(guān)注的研究熱點(diǎn)，在災(zāi)害救助、安防以及醫(yī)療監(jiān)護(hù)等方面有廣泛的應(yīng)用價(jià)值。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是傳感技術(shù)在微型化、網(wǎng)絡(luò)化和普適化方向凝聚發(fā)展的結(jié)果，是一種覆蓋范圍寬、分布密度高、容錯(cuò)能力強(qiáng)和適應(yīng)范圍廣的新型感知計(jì)算環(huán)境，是互聯(lián)網(wǎng)向物理世界的延伸和擴(kuò)展，對(duì)當(dāng)今的信息技術(shù)己產(chǎn)生了廣泛而深遠(yuǎn)的影響。特別地，在實(shí)現(xiàn)人體檢測(cè)與定位過程中引入無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，無疑會(huì)拓展人體檢測(cè)與定位的作用和適應(yīng)性，將在災(zāi)害搜救、長(zhǎng)者監(jiān)護(hù)及入侵者檢測(cè)與跟蹤等應(yīng)用領(lǐng)域發(fā)揮更為重要的作用。已有的人體檢測(cè)與定位方法主要有1、基于無線射頻(Radio)測(cè)量法該方法借助無線信號(hào)發(fā)射與接收的傳播過程，依據(jù)接收信號(hào)的信號(hào)強(qiáng)度[2，3]或接收信號(hào)與發(fā)射信號(hào)之間的時(shí)間差計(jì)算目標(biāo)的距離，并通過三邊/三角測(cè)量法，確定目標(biāo)的位置。根據(jù)接收信強(qiáng)度來計(jì)算目標(biāo)距離的方法不足之處在于電池電量的消耗同樣會(huì)引起信號(hào)強(qiáng)度的變化，因此測(cè)量誤差較大。根據(jù)接收信號(hào)與發(fā)射信號(hào)之間的時(shí)間差的方法存在的不足是由于電波在空氣中傳播速度相當(dāng)快(3*108111/3)，只要測(cè)量時(shí)間差有微小誤差，都會(huì)產(chǎn)生較大的測(cè)量誤差。因此對(duì)硬件設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)的要求很高，并且能耗也大。此外，該方法要求被測(cè)目標(biāo)必需隨身配置無線電發(fā)射裝置，這就在一定程度上制約了其適用性。2、基于超聲波(Ultrasonic)測(cè)量法該技術(shù)單獨(dú)利用超聲波在空氣的傳播速度[4]或利用超聲波與無線電波在空氣中傳播的速度差[5]計(jì)算被測(cè)目標(biāo)到傳感器的距離，例如，被測(cè)目標(biāo)同時(shí)發(fā)出無線電波與超聲波信號(hào)，由于兩者在空氣中傳播速度不一樣，因此傳感器接收到兩種信號(hào)出現(xiàn)時(shí)間差，據(jù)此可以確定目標(biāo)與傳感器之間的距離，同樣采用三邊/三角測(cè)量法，獲得測(cè)量目標(biāo)的位置。此類方法對(duì)硬件設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)要求低。然而，測(cè)量結(jié)果容易受超聲波遮擋或反射等因素的影響。該方法同樣需要被測(cè)目標(biāo)配置相關(guān)裝置才能實(shí)現(xiàn)定位，其適用性受到限制。3、基于圖像的測(cè)量法此類方法利用目標(biāo)在圖像中的位置估算目標(biāo)的實(shí)際位置。該方法依賴于光照強(qiáng)度，涉及復(fù)雜的數(shù)據(jù)處理算法，計(jì)算開銷大，對(duì)硬件實(shí)現(xiàn)要求高，能耗也大。此外，用于人體檢測(cè)與定位的圖像信息不可避免涉及個(gè)人隱私，適用場(chǎng)合不具有廣泛性，特別難以在個(gè)人生活空間使用。對(duì)比傳統(tǒng)的傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)在能量、計(jì)算和通信等方面存在獨(dú)特的約束和限制，在容錯(cuò)性、可擴(kuò)展性、自重構(gòu)和自調(diào)節(jié)等方面有著特殊的設(shè)計(jì)要求。將上述方法嵌入到無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的感知計(jì)算環(huán)境還面臨新的挑戰(zhàn)。主要表現(xiàn)在1、在計(jì)算資源方面。上述方法分別涉及到包括三邊/三角測(cè)量、圖像處理等時(shí)間和空間復(fù)雜度較高的算法，需要較強(qiáng)的計(jì)算處理能力和較大的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)資源，這與無限傳感器網(wǎng)絡(luò)低成本和低能耗的設(shè)計(jì)目標(biāo)沖突，難以在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的計(jì)算環(huán)境下實(shí)施。換言之，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的計(jì)算處理能力和存儲(chǔ)資源難以支持上述方法的實(shí)施。2、在通信資源方面。數(shù)據(jù)擴(kuò)散是無限傳感器網(wǎng)絡(luò)最重要的關(guān)鍵技術(shù)和基本功能之一，目的在于根據(jù)應(yīng)用目標(biāo)組織傳感器測(cè)量數(shù)據(jù)的多跳路由策略，需要重點(diǎn)考慮減少因通信開銷產(chǎn)生的能耗，限制了通信的帶寬和信道的質(zhì)量。上述方法涉及無線電波、超聲波和圖像等感知數(shù)據(jù)，并且相應(yīng)的測(cè)量算法依賴于感知數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和完整性，為此感知數(shù)據(jù)的擴(kuò)散需要較高的通信帶寬和較好的信道質(zhì)量，這些都是在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)通信資源受限的條件下難以實(shí)現(xiàn)的。3、在能量資源方面。上述方法都是采用主動(dòng)測(cè)量模式，即涉及的無線電波和超聲波的發(fā)送和接受，以及圖像的采集等過程都是需要持續(xù)不斷的，因此傳感器都要處于連續(xù)的工作狀態(tài)，也就需要持續(xù)不斷的能量供給。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的能量資源是受限和不可再生的，需要合理調(diào)度和管理傳感器節(jié)點(diǎn)，以有效利用有限的能量資源，這些對(duì)于上述方法采用的傳感器感知模式是難以發(fā)揮的作用。換言之，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)固有的能量約束無法支持上述方法測(cè)量的模式。綜上所述，計(jì)算、通信和能量等資源受限制約了上述已有人體監(jiān)測(cè)與定位技術(shù)在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中的應(yīng)用，有必要探索新的適合無線傳感器網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)模式的人體檢測(cè)與定位方法，這正是本發(fā)明專利主要的動(dòng)機(jī)和目的。
發(fā)明內(nèi)容針對(duì)以上的不足，本發(fā)明提出了一種面向無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的人體紅外定位裝置及方法。面向無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的人體紅外定位裝置，它包括CPU、射頻模塊、傳感器模塊、地址撥碼開關(guān)、串口和電源，其中，每個(gè)傳感器模塊包括3個(gè)熱釋電紅外傳感器，每個(gè)傳感器采用特殊Fresnd透鏡編碼設(shè)計(jì)方法。面向無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的人體紅外定位方法，它的步驟包括一、人體紅外定位裝置初始化1)將傳感器節(jié)點(diǎn)以m為正三角形的邊長(zhǎng)安裝在目標(biāo)區(qū)域；2)用Fresnel透鏡將每個(gè)傳感器的視野沿半徑方向等分成7份，每個(gè)區(qū)域按順序用編碼編號(hào)，設(shè)置灰色區(qū)域?yàn)槠帘螀^(qū)域，即目標(biāo)在該區(qū)域時(shí)，該傳感器不能檢測(cè)到目標(biāo)，輸出為0，反之，輸出為l;二、單個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)初步定位目標(biāo)所在位置根據(jù)傳感器節(jié)點(diǎn)中的三個(gè)傳感器的輸出確定目標(biāo)所在環(huán)數(shù)n，進(jìn)而確定目標(biāo)距離傳感器節(jié)點(diǎn)中心的水平距離dd=(n-l)*(m/7)+(m〃)/2三、根據(jù)三個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)進(jìn)一步確定目標(biāo)位置設(shè)傳感器節(jié)點(diǎn)1、2、3的圓心分別為01(;djl)、02(x2,y2)、03(x3j3)點(diǎn)，各圓心坐標(biāo)已知，目標(biāo)處于P(x,;;)點(diǎn)，傳感器節(jié)點(diǎn)測(cè)得目標(biāo)與自己中心的水平距離分別為"l、W、W，從而得出一個(gè)超定方程組<formula>formulaseeoriginaldocumentpage8</formula>可以用最小二乘解法求出x，即問題轉(zhuǎn)換為求x，使llHx-4最小，式(7)的最小二乘解為:x=HTHHf(16)。所述步驟(三)中三個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)采用簇頭動(dòng)態(tài)選擇方法。本發(fā)明專利與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點(diǎn)和有益效果1、低成本、低能耗。由于熱釋電紅外傳感器本身的特點(diǎn)，在其感知范圍內(nèi)無人運(yùn)動(dòng)時(shí)，其消耗的電流僅為幾個(gè)UA，而且此時(shí)CPU可以處于低功耗的睡眠狀態(tài)，一旦有運(yùn)動(dòng)目標(biāo)進(jìn)入傳感器感知范圍，傳感器將自動(dòng)輸出一個(gè)高電平喚醒CPU開始工作。如果采用其他類型的傳感器，如無線電波、超聲波、圖像等傳感器，需要CPU不斷讀取傳感器的數(shù)據(jù)才能判斷是否有目標(biāo)進(jìn)入，而大多數(shù)時(shí)間里，是無運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的，CPU在這段時(shí)間內(nèi)消耗了大量的能量做無用功。2、定位精度高。對(duì)人體目標(biāo)定位的精度可達(dá)到0.5米。3、便于室內(nèi)大規(guī)模布置?，F(xiàn)有的一些紅外傳感器需安裝在側(cè)面墻上，容易出現(xiàn)很多死角，要求傳感器布置得較密，而且各區(qū)域內(nèi)的測(cè)量精度差別很大，不利于大規(guī)模布置。本傳感器節(jié)點(diǎn)布置在天花板上，各節(jié)點(diǎn)之間的距離可達(dá)3-6米(視天花板離地面高度而定)，便于大規(guī)模布置。4、不需被測(cè)目標(biāo)攜帶任何裝置。采用無線電波、超聲波等方法測(cè)量時(shí)需要被測(cè)目標(biāo)攜帶相關(guān)發(fā)送和接收裝置，大大限制了其實(shí)用性。5、不受環(huán)境噪聲的影響。采用超聲波測(cè)量時(shí)會(huì)受環(huán)境噪聲的影響。6、不受光照度強(qiáng)弱的影響。采用基于圖像的測(cè)量法時(shí)會(huì)光線強(qiáng)弱的影響，而紅外圖像傳感器成本又太高。圖1為無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的人體紅外定位裝置結(jié)構(gòu)圖；圖2為熱釋電紅外傳感器模塊功能結(jié)構(gòu)圖；圖3為Fresnd透鏡視野編碼圖；圖4為傳感器布置方位及測(cè)量范圍示意圖；圖5為三個(gè)傳感器之間的位置關(guān)系及測(cè)量范圍示意圖；圖6為目標(biāo)位置計(jì)算各參數(shù)示意圖；圖7為10.5米*12米的房間內(nèi)無線傳感器節(jié)點(diǎn)布置平面圖。具體實(shí)施方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步闡述。如圖1所示，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的人體紅外定位裝置包括CPU與射頻模塊、傳感器模塊、地址撥碼開關(guān)、串口，電源模塊等。其中，每個(gè)傳感器模塊包括3個(gè)熱釋電紅外傳感器，每個(gè)熱釋電紅外傳感器特殊Fresnd透鏡編碼設(shè)計(jì)方法。熱釋電紅外傳感器外加Fresnel透鏡后能準(zhǔn)確檢測(cè)到運(yùn)動(dòng)中的人體發(fā)出的波長(zhǎng)約為10um的紅外光，具有低成本、低能耗、檢測(cè)范圍廣等優(yōu)點(diǎn)，采用該種傳感器方案來對(duì)人體目標(biāo)進(jìn)行檢測(cè)與定位時(shí)，不需被測(cè)目標(biāo)攜帶任何裝置。傳感器模塊內(nèi)部功能框圖如附圖2所示，人體發(fā)出的紅外光經(jīng)過半球形Fresnd透鏡聚焦后匯集到熱釋電傳感器上，再經(jīng)過放大及濾波，輸出一個(gè)開關(guān)信號(hào)(高電平1或低電平0)，高電平表示該傳感器檢測(cè)到了運(yùn)動(dòng)的人體，低電平表示沒檢測(cè)到。如果將一個(gè)這樣的傳感器模塊布置在高度為3.5米的天花板上，該傳感器模塊的檢測(cè)范圍為一個(gè)半徑約為3.5米的圓形區(qū)域，如圖4中最外面的圓所示，但單獨(dú)一個(gè)這樣的傳感器節(jié)點(diǎn)無法檢測(cè)人體目標(biāo)在這個(gè)半徑為3.5米的圓形區(qū)域內(nèi)的具體位置。采用單個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)只能測(cè)出目標(biāo)處于哪個(gè)環(huán)形區(qū)域，為進(jìn)一步測(cè)出目標(biāo)所處的準(zhǔn)確位置，必須至少3個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)配合，如圖5所示，當(dāng)目標(biāo)進(jìn)入三個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)的交叉區(qū)域，例如P點(diǎn)，則節(jié)點(diǎn)1測(cè)出目標(biāo)處于第4環(huán)，節(jié)點(diǎn)2測(cè)出目標(biāo)處于第7環(huán)，節(jié)點(diǎn)3測(cè)出目標(biāo)處于第4環(huán)，綜合三個(gè)節(jié)點(diǎn)的信息，可進(jìn)一步測(cè)出目標(biāo)的位置，采用該測(cè)量方法最大誤差不超過0.5米。為使該方法能夠適用于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)，需要選擇其中一個(gè)節(jié)點(diǎn)對(duì)三個(gè)節(jié)點(diǎn)的測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合，計(jì)算目標(biāo)所處的具體位置。由于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中要求各節(jié)點(diǎn)能耗盡量均衡，以免其中某些節(jié)點(diǎn)的能量過早耗盡而影響整個(gè)網(wǎng)絡(luò)。本發(fā)明采用如下方案選擇簇頭來綜合三個(gè)節(jié)點(diǎn)的測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，三個(gè)節(jié)點(diǎn)各自測(cè)得目標(biāo)處于第幾環(huán)后，先檢查最近t時(shí)間內(nèi)(t取1秒)自己是否已收到其他相鄰兩個(gè)節(jié)點(diǎn)發(fā)過來的數(shù)據(jù)，如無，則將本次測(cè)量數(shù)據(jù)廣播給相鄰的6個(gè)節(jié)點(diǎn)。如果目標(biāo)進(jìn)入三個(gè)節(jié)點(diǎn)的交叉區(qū)域，則必有兩個(gè)節(jié)點(diǎn)先發(fā)送自己的測(cè)量數(shù)據(jù)，而第三個(gè)節(jié)點(diǎn)在準(zhǔn)備發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，因?yàn)闄z查得到在t時(shí)間內(nèi)已收到了其他兩個(gè)相鄰節(jié)點(diǎn)發(fā)過來的數(shù)據(jù)，則不再發(fā)送，而是綜合自己測(cè)量的數(shù)據(jù)與收到的兩個(gè)節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)進(jìn)行目標(biāo)位置的計(jì)算。由于目標(biāo)進(jìn)入三個(gè)節(jié)點(diǎn)的初始位置是隨機(jī)的，而且三個(gè)節(jié)點(diǎn)測(cè)得數(shù)據(jù)后發(fā)送數(shù)據(jù)的先后順序也是隨機(jī)的，因此，采用該方法選擇的簇頭也是隨機(jī)的，這就保證了這三個(gè)節(jié)點(diǎn)的能耗均衡化。具體確定目標(biāo)位置的方法如下。一、一個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)中三個(gè)傳感器配合確定目標(biāo)所處圓環(huán)位置-如圖3所示，圖中用Fresnd透鏡將傳感器的視野(半徑3.5米的圓形區(qū)域)沿半徑方向等分成7份，灰色區(qū)域?yàn)槠帘螀^(qū)域，即目標(biāo)在該區(qū)域時(shí)，該傳感器是不能檢測(cè)到目標(biāo)的。例如圖3(a)中，環(huán)l、2、3為屏蔽區(qū)域，即當(dāng)目標(biāo)進(jìn)入傳感器模正下方半徑1.5米內(nèi)的圓形區(qū)域時(shí)，傳感器不能檢測(cè)到該目標(biāo)，輸出O;當(dāng)目標(biāo)進(jìn)入環(huán)4、5、6、7的區(qū)域時(shí)，該傳感器能檢測(cè)到目標(biāo)，輸出l。將圖3(a)(b)(c)所示的三個(gè)透鏡組成的三個(gè)傳感器做在一個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)上，根據(jù)三個(gè)模塊的輸出，即可唯一確定目標(biāo)處于環(huán)1-7中的哪個(gè)區(qū)域。目標(biāo)所處位置與三個(gè)傳感器的關(guān)系編碼表如表1所示-表1傳感器節(jié)點(diǎn)模塊三個(gè)傳感器模的關(guān)系編碼表目標(biāo)所處位置傳感器模塊1傳感器模塊2傳感器模塊3(圓環(huán)序號(hào))輸出輸出輸出1001201130104110511161017100例如，如果傳感器模塊1、2、3分別輸出0、1、0,則根據(jù)表1可知，目標(biāo)處在第三環(huán)位置，如果以該圓環(huán)的中心位置為所測(cè)結(jié)果，則目標(biāo)離傳感器節(jié)點(diǎn)中心的水平距離為(3-1)*0.5+0.25=1.25米。二、三個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)配合進(jìn)一步縮小目標(biāo)位置，提高定位精度。一個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)只能測(cè)出目標(biāo)離傳感器節(jié)點(diǎn)中心的水平距離，不能進(jìn)一步確定目標(biāo)的位置。本專利采用三個(gè)無線傳感器節(jié)點(diǎn)配合的方法來進(jìn)一步確定目標(biāo)位置。三個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)的布置如圖所示，三個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)的中心呈正三角形，三角形邊長(zhǎng)3.5米。1、定位方法如圖5所示，假設(shè)目標(biāo)正處于圖中的P點(diǎn)，則傳感器節(jié)點(diǎn)1測(cè)得目標(biāo)處于第4環(huán)，輸出4，傳感器節(jié)點(diǎn)2輸出7，傳感器節(jié)點(diǎn)3輸出4。反之，如果傳感器節(jié)點(diǎn)l、2、3分別輸出4、7、4，便可確定目標(biāo)正處于P點(diǎn)2、定位算法如圖6所示，設(shè)傳感器節(jié)點(diǎn)1、2、3的圓心分別為Ol(xl，少l)、02(;c2j2)、03(x3,y3)點(diǎn)，各圓心坐標(biāo)已知。設(shè)目標(biāo)處于P(x,力點(diǎn)，三個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)測(cè)得目標(biāo)與自己中心的水平距離分別為W、^2、J3。理論上，如果W、"2、W是精確的，則只需其中任意兩個(gè)值即可求出P點(diǎn)的坐標(biāo)，但由于此距離不是精確值，只是一個(gè)估算值，因此用"l、"2、W三個(gè)距離值可提高則量精度。根據(jù)圖6得出如下超定方程組(x_xl)2+(y_少l)2=i/12(x—x2)2+(y-y2)2—(/22(1)-(2)得(2)-(3)得(21)伸2(jc2-x1)jc+2(_y2-yl)y=c/12-d22+x22-xl2+>>22-少l22(x3-x2)x+2(}3_少2)}=d22-d32+x32-;c22+y32-y222(:c3-;d)jc+2(>3-=dl2-d32+x32-jcl2+y32-少l2將(4)、(5)、(6)改寫為矩陣形式得Hx=f其中:H=2x2_;d_y2-_ylx3_x2_y3_少2x3-xl_y3_ylx=f=c/12_J22+x22_xl+y22-少1d22_d32+x32-;c22+_y32-_y22<il2-d32+x32-xl2+_y32-_yl2(17)(18)(19)(20)(22)(23)可以用最小二乘解法求出x，即問題轉(zhuǎn)換為求x，使lHx-fl2最小。式(7)的最小二乘解為X=(HTH)_1H'f(24)3、適合于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的簇頭動(dòng)態(tài)選擇方法由于計(jì)算目標(biāo)位置需要三個(gè)節(jié)點(diǎn)的測(cè)量數(shù)據(jù)，為減少數(shù)據(jù)在整個(gè)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)傳輸量，需要臨時(shí)將此三個(gè)節(jié)點(diǎn)組成一個(gè)簇，選舉一個(gè)簇頭來綜合3個(gè)節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)并計(jì)算出目標(biāo)的位置，然后通過其他路由算法將目標(biāo)位置信息送達(dá)網(wǎng)關(guān)。而這三個(gè)節(jié)點(diǎn)在整個(gè)網(wǎng)絡(luò)中的身份是平等，為使各節(jié)點(diǎn)能耗均衡化，不能固定選擇某個(gè)節(jié)點(diǎn)作為簇頭，本專利采取如下方法動(dòng)態(tài)選擇簇頭由于一個(gè)節(jié)點(diǎn)周圍最多有6個(gè)節(jié)點(diǎn)與之相鄰，如圖7中的節(jié)點(diǎn)6。有的節(jié)點(diǎn)也可能只有2個(gè)節(jié)點(diǎn)與之相鄰，如圖中的節(jié)點(diǎn)l、4、8、11。互相相鄰的三個(gè)節(jié)點(diǎn)可根據(jù)需要?jiǎng)討B(tài)組成一個(gè)臨時(shí)的簇。每個(gè)節(jié)點(diǎn)都有一個(gè)表格用來保存與自己相鄰的節(jié)點(diǎn)編號(hào)，并且按順序存放，不妨稱之為節(jié)點(diǎn)鄰接表。例如節(jié)點(diǎn)1的相鄰節(jié)點(diǎn)為節(jié)點(diǎn)2、5;節(jié)點(diǎn)6的相鄰節(jié)點(diǎn)為2、3、7、10、9、5。圖中所有節(jié)點(diǎn)的鄰接表如表2所示表2節(jié)點(diǎn)鄰接表<table>tableseeoriginaldocumentpage15</column></row><table>表中只有符合下述條件的三個(gè)節(jié)點(diǎn)才能組成一個(gè)正三角形(動(dòng)態(tài)簇)，(1)從表2最左邊一列(節(jié)點(diǎn)編號(hào))中選一個(gè)節(jié)點(diǎn)，從其右邊的相鄰節(jié)點(diǎn)中選擇兩個(gè)連續(xù)的節(jié)點(diǎn)，這三個(gè)節(jié)點(diǎn)可組成一個(gè)正三角形(動(dòng)態(tài)簇)。(2)如果一個(gè)節(jié)點(diǎn)相鄰節(jié)點(diǎn)有6個(gè),則其第一個(gè)相鄰節(jié)點(diǎn)和最后一個(gè)相鄰節(jié)點(diǎn)也是連續(xù)的。例如節(jié)點(diǎn)6有6個(gè)相鄰節(jié)點(diǎn)，則其與第一個(gè)相鄰節(jié)點(diǎn)(節(jié)點(diǎn)2)和最后一個(gè)相鄰節(jié)點(diǎn)(節(jié)點(diǎn)5)也可組成一個(gè)正三角形(動(dòng)態(tài)簇)。一個(gè)節(jié)點(diǎn)在測(cè)得目標(biāo)距離自己中心的水平距離后，準(zhǔn)備發(fā)送該距離信息給自己的相鄰節(jié)點(diǎn)(最多6個(gè))，但發(fā)送之前先判斷在最近的t時(shí)間(t取1秒)內(nèi)是否收到兩個(gè)連續(xù)的相鄰節(jié)點(diǎn)發(fā)給自己的距離值，如是，則不發(fā)送，同時(shí)選擇自己作為簇頭，綜合三個(gè)節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)對(duì)目標(biāo)位置進(jìn)行計(jì)算。否則，發(fā)送自己的測(cè)量數(shù)據(jù)到相鄰節(jié)點(diǎn)。由于三個(gè)節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)的時(shí)間有先有后，而且時(shí)間先后順序是隨機(jī)的，因此，簇頭的選擇也是隨機(jī)，這就保證了不會(huì)總是選擇一個(gè)固定的節(jié)點(diǎn)作為簇頭來計(jì)算，也就保證的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中要求的能耗均衡化準(zhǔn)則。如上所述，便可較好地實(shí)現(xiàn)本發(fā)明專利，但本發(fā)明并不局限于此。權(quán)利要求1、一種面向無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的人體紅外定位裝置，其特征在于，該裝置包括CPU、射頻模塊、傳感器模塊、地址撥碼開關(guān)、串口和電源，其中，每個(gè)傳感器模塊包括3個(gè)熱釋電紅外傳感器，每個(gè)傳感器采用特殊Fresnel透鏡編碼設(shè)計(jì)方法。2、一種面向無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的人體紅外定位方法，其特征在于，它的步驟包括一、人體紅外定位裝置初始化1)將傳感器節(jié)點(diǎn)以m為正三角形的邊長(zhǎng)安裝在目標(biāo)區(qū)域；2)用Fresnel透鏡將每個(gè)傳感器的視野沿半徑方向等分成7份，每個(gè)區(qū)域按順序用編碼編號(hào)，設(shè)置灰色區(qū)域?yàn)槠帘螀^(qū)域，即目標(biāo)在該區(qū)域時(shí)，傳感器模塊是不能檢測(cè)到，輸出為0，反之，輸出為l;二、單個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)初步定位目標(biāo)所在位置根據(jù)傳感器節(jié)點(diǎn)中的三個(gè)傳感器的輸出確定目標(biāo)所在環(huán)數(shù)n，進(jìn)而確定目標(biāo)距離傳感器節(jié)點(diǎn)中心的水平距離dd=(n-l)*(m〃)+(m/7)/2三、根據(jù)三個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)進(jìn)一步確定目標(biāo)位置設(shè)傳感器節(jié)點(diǎn)1、2、3的圓心分別為01(xl，少l)、02(x2j2)、03(jc3,少3)點(diǎn)，各圓心坐標(biāo)已知，目標(biāo)處于P(x,力點(diǎn)，傳感器節(jié)點(diǎn)測(cè)得目標(biāo)與自己中心的水平距離分別為W、J2、"3，從而得出一個(gè)超定方程組(x_xl)2+(j;_yl)2=dl2("(x-x2)2+(>/-y2)2=t/22(2)<formula>formulaseeoriginaldocumentpage3</formula>(3)(1)-(2)得<formula>formulaseeoriginaldocumentpage3</formula>(4)(2)-(3)得<formula>formulaseeoriginaldocumentpage3</formula>(5)(1)畫(3)得<formula>formulaseeoriginaldocumentpage3</formula>(6)將(4)、(5)、(6)改寫為矩陣形式得Hx=f(7)其中:<formula>formulaseeoriginaldocumentpage3</formula>可以用最小二乘解法求出x，即問題轉(zhuǎn)換為求x，使lHx-4最小，式(7)的最小二乘解為<formula>formulaseeoriginaldocumentpage3</formula>(8)。3、根據(jù)權(quán)利要求2所述的面向無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的人體紅外定位方法，其特征在于，所述歩驟(三)中三個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)采用簇頭動(dòng)態(tài)選擇方法c全文摘要本發(fā)明涉及人體目標(biāo)定位與跟蹤領(lǐng)域，特別是一種基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的人體紅外檢測(cè)與定位裝置及方法。該裝置包括CPU、射頻模塊、傳感器模塊、地址撥碼開關(guān)、串口和電源，其中，傳感器模塊包括3個(gè)熱釋電紅外傳感器。該方法包括將多個(gè)普通Fresnel透鏡的視野重新劃分和編碼的方法，適用于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的簇頭動(dòng)態(tài)選擇方法等。本發(fā)明可廣泛應(yīng)用室內(nèi)人體目標(biāo)的定位與跟蹤，如監(jiān)測(cè)獨(dú)居老人的生活作息習(xí)慣是否正常，安防安保中對(duì)入侵目標(biāo)的定位與追蹤等。文檔編號(hào)G01S5/00GK101324662SQ20081002959公開日2008年12月17日申請(qǐng)日期2008年7月21日優(yōu)先權(quán)日2008年7月21日發(fā)明者侯超鈞,王國(guó)利,申柏華,超黃,鑫黃申請(qǐng)人:中山大學(xué)