形成區(qū)域中的多個移動傳感器的凸多邊形的方法和系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種形成區(qū)域中的多個移動傳感器的凸多邊形的方法和系統(tǒng)。提供形成區(qū)域中的多個移動傳感器的凸多邊形。使用優(yōu)化問題分析從所述區(qū)域中的所述多個移動傳感器接收的傳感器輸出數(shù)據(jù)。判定所述多個移動傳感器是否在所述區(qū)域中形成所述凸多邊形。響應(yīng)于判定所述多個移動傳感器在所述區(qū)域中形成所述凸多邊形，生成對應(yīng)于所述優(yōu)化問題的目標(biāo)函數(shù)和一組約束。然后，使用所述目標(biāo)函數(shù)和所述一組約束計算所述優(yōu)化問題的稀疏解，以便確定所述多個移動傳感器中的每個移動傳感器的向量權(quán)重值。
【專利說明】形成區(qū)域中的多個移動傳感器的凸多邊形的方法和系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本公開一般地涉及分析傳感器數(shù)據(jù)，更具體地說，涉及分析從無線網(wǎng)絡(luò)中的多個移動傳感器收集的傳感器數(shù)據(jù)，以便通過在由區(qū)域中的多個移動傳感器形成的凸多邊形上求解優(yōu)化問題而確定該區(qū)域的當(dāng)前狀態(tài)。
【背景技術(shù)】
[0002]無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是固定傳感器節(jié)點(diǎn)的集合，這些節(jié)點(diǎn)通過某種形式的無線通信網(wǎng)絡(luò)鏈接。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)可以通過幾個傳感器節(jié)點(diǎn)到幾百個或者甚至數(shù)千個傳感器節(jié)點(diǎn)構(gòu)建。這些傳感器節(jié)點(diǎn)是可以包括各種類型傳感器以便監(jiān)視其中部署傳感器節(jié)點(diǎn)的環(huán)境的設(shè)備。不同類型的傳感器例如可以是用于檢測溫度、聲音、振動、壓力、運(yùn)動或污染物的傳感器。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)包括多個獨(dú)特的特性，例如檢測被監(jiān)視事件的移動性、傳感器節(jié)點(diǎn)的異構(gòu)性、大規(guī)模部署和無人照管操作的能力。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，提供一種用于形成區(qū)域中的多個移動傳感器的凸多邊形的計算機(jī)實現(xiàn)的方法。計算機(jī)使用優(yōu)化問題分析從所述區(qū)域中的所述多個移動傳感器接收的傳感器輸出數(shù)據(jù)。所述計算機(jī)判定所述多個移動傳感器是否在所述區(qū)域中形成所述凸多邊形。響應(yīng)于所述計算機(jī)判定所述多個移動傳感器在所述區(qū)域中形成所述凸多邊形，所述計算機(jī)生成對應(yīng)于所述優(yōu)化問題的目標(biāo)函數(shù)和一組約束。然后，所述計算機(jī)使用所述目標(biāo)函數(shù)和所述一組約束計算所述優(yōu)化問題的稀疏解，以便確定所述多個移動傳感器中的每個移動傳感器的向量權(quán)重值。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0004]圖1是其中可以實現(xiàn)示例性實施例的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的圖形表示；
[0005]圖2是其中可以實現(xiàn)示例性實施例的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的示意圖；
[0006]圖3是根據(jù)一個示例性實施例的移動傳感器網(wǎng)絡(luò)的示意圖；
[0007]圖4是示出根據(jù)一個示例性實施例的傳感器管理模塊的實例的示意圖；
[0008]圖5是示出根據(jù)一個示例性實施例的決策模塊的實例的示意圖；
[0009]圖6是示出根據(jù)一個示例性實施例的移動傳感器網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展的實例的示意圖；
[0010]圖7是示出根據(jù)一個示例性實施例的移動傳感器網(wǎng)絡(luò)修改的實例的示意圖；以及
[0011]圖8是示出根據(jù)一個示例性實施例的用于形成移動傳感器的凸多邊形的過程的流程圖。
【具體實施方式】
[0012]所屬【技術(shù)領(lǐng)域】的技術(shù)人員知道，本發(fā)明的各個方面可以實現(xiàn)為計算機(jī)系統(tǒng)、計算機(jī)實現(xiàn)的方法或計算機(jī)程序產(chǎn)品。因此，本發(fā)明的各個方面可以具體實現(xiàn)為以下形式，即:完全的硬件實施方式、完全的軟件實施方式(包括固件、駐留軟件、微代碼等)，或硬件和軟件方面結(jié)合的實施方式，這里可以統(tǒng)稱為“電路”、“模塊”或“系統(tǒng)”。此外，本發(fā)明的各個方面還可以實現(xiàn)為在一個或多個計算機(jī)可讀介質(zhì)中的計算機(jī)程序產(chǎn)品的形式，該計算機(jī)可讀介質(zhì)中包含計算機(jī)可讀的程序代碼。
[0013]可以采用一個或多個計算機(jī)可讀介質(zhì)的任意組合。計算機(jī)可讀介質(zhì)可以是計算機(jī)可讀信號介質(zhì)或者計算機(jī)可讀存儲介質(zhì)。計算機(jī)可讀存儲介質(zhì)例如可以是一但不限于一電、磁、光、電磁、紅外線、或半導(dǎo)體的系統(tǒng)、裝置或器件，或者上述的任意合適的組合。計算機(jī)可讀存儲介質(zhì)的更具體的例子(非窮舉的列表)包括:具有一個或多個導(dǎo)線的電連接、便攜式計算機(jī)盤、硬盤、隨機(jī)存取存儲器(RAM)、只讀存儲器(ROM)、可擦式可編程只讀存儲器(EPROM或閃存)、光纖、便攜式緊湊盤只讀存儲器(CD-ROM)、光存儲器件、磁存儲器件、或者上述的任意合適的組合。在本文件中，計算機(jī)可讀存儲介質(zhì)可以是任何包含或存儲程序的有形介質(zhì)，該程序可以被指令執(zhí)行系統(tǒng)、裝置或者器件使用或者與其結(jié)合使用。
[0014]計算機(jī)可讀的信號介質(zhì)可以包括例如在基帶中或者作為載波一部分傳播的數(shù)據(jù)信號，其中承載了計算機(jī)可讀的程序代碼。這種傳播的數(shù)據(jù)信號可以采用多種形式，包括一但不限于一電磁信號、光信號或上述的任意合適的組合。計算機(jī)可讀的信號介質(zhì)可以是計算機(jī)可讀存儲介質(zhì)以外的任何計算機(jī)可讀介質(zhì)，該計算機(jī)可讀介質(zhì)可以發(fā)送、傳播或者傳輸用于由指令執(zhí)行系統(tǒng)、裝置或者器件使用或者與其結(jié)合使用的程序。
[0015]計算機(jī)可讀介質(zhì)上包含的程序代碼可以用任何適當(dāng)?shù)慕橘|(zhì)傳輸，包括一但不限于一無線、有線、光纜、RF等等，或者上述的任意合適的組合。
[0016]可以以一種或多種程序設(shè)計語言的任意組合來編寫用于執(zhí)行本發(fā)明的各個方面的操作的計算機(jī)程序代碼，所述程序設(shè)計語言包括面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計語言一諸如Java、Smalltalk、C++等，還包括常規(guī)的過程式程序設(shè)計語言一諸如“C”語言或類似的程序設(shè)計語言。程序代碼可以完全地在用戶計算機(jī)上執(zhí)行、部分地在用戶計算機(jī)上執(zhí)行、作為一個獨(dú)立的軟件包執(zhí)行、部分在用戶計算機(jī)上部分在遠(yuǎn)程計算機(jī)上執(zhí)行、或者完全在遠(yuǎn)程計算機(jī)或服務(wù)器上執(zhí)行。在涉及遠(yuǎn)程計算機(jī)的情形中，遠(yuǎn)程計算機(jī)可以通過任意種類的網(wǎng)絡(luò)一包括局域網(wǎng)(LAN)或廣域網(wǎng)(WAN) —連接到用戶計算機(jī)，或者，可以連接到外部計算機(jī)(例如利用因特網(wǎng)服務(wù)提供商來通過因特網(wǎng)連接)。
[0017]下面將參照根據(jù)本發(fā)明實施例的方法、裝置(系統(tǒng))和計算機(jī)程序產(chǎn)品的流程圖和/或框圖描述本發(fā)明的各個方面。應(yīng)當(dāng)理解，流程圖和/或框圖的每個方框以及流程圖和/或框圖中各方框的組合，都可以由計算機(jī)程序指令實現(xiàn)。這些計算機(jī)程序指令可以提供給通用計算機(jī)、專用計算機(jī)或其它可編程數(shù)據(jù)處理裝置的處理器，從而生產(chǎn)出一種機(jī)器，使得這些指令在通過計算機(jī)或其它可編程數(shù)據(jù)處理裝置的處理器執(zhí)行時，產(chǎn)生了實現(xiàn)流程圖和/或框圖中的一個或多個方框中規(guī)定的功能/動作的裝置。
[0018]也可以把這些計算機(jī)程序指令存儲在計算機(jī)可讀介質(zhì)中，這些指令使得計算機(jī)、其它可編程數(shù)據(jù)處理裝置、或其它設(shè)備以特定方式工作，從而，存儲在計算機(jī)可讀介質(zhì)中的指令就產(chǎn)生出包括實現(xiàn)流程圖和/或框圖中的一個或多個方框中規(guī)定的功能/動作的指令的制造品(article of manufacture)0
[0019]也可以把計算機(jī)程序指令加載到計算機(jī)、其它可編程數(shù)據(jù)處理裝置、或其它設(shè)備上，使得在計算機(jī)、其它可編程裝置或其它設(shè)備上執(zhí)行一系列操作步驟，以產(chǎn)生計算機(jī)實現(xiàn)的過程，從而使得在計算機(jī)或其它可編程裝置上執(zhí)行的指令提供實現(xiàn)流程圖和/或框圖中的一個或多個方框中規(guī)定的功能/動作的過程。
[0020]現(xiàn)在參考附圖，具體地說參考圖1-3，提供了其中可以實現(xiàn)示例性實施例的數(shù)據(jù)處理環(huán)境的示意圖。應(yīng)當(dāng)理解，圖1-3只是示例性的并且并非旨在斷言或暗示有關(guān)其中可以實現(xiàn)不同實施例的環(huán)境的任何限制。可以對所示環(huán)境做出許多修改。
[0021]圖1示出其中可以實現(xiàn)示例性實施例的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的圖形表示。網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)100是其中可以實現(xiàn)示例性實施例的計算機(jī)和其它設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)。網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)100包含網(wǎng)絡(luò)102，其是用于在網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)100中連接在一起的計算機(jī)和其它各種設(shè)備之間提供通信鏈路的介質(zhì)。網(wǎng)絡(luò)102可以包括連接，例如有線、無線通信鏈路或光纜。
[0022]在所示實例中，服務(wù)器104和服務(wù)器106連同存儲單元108 —起連接到網(wǎng)絡(luò)102。服務(wù)器104和服務(wù)器106例如可以是與網(wǎng)絡(luò)102具有高速連接的服務(wù)器計算機(jī)。服務(wù)器104和/或服務(wù)器106可以提供服務(wù)，以便收集、分析和監(jiān)視連接到網(wǎng)絡(luò)102的多個移動傳感器獲得的傳感器數(shù)據(jù)。
[0023]客戶機(jī)110、112和114也連接到網(wǎng)絡(luò)102?？蛻魴C(jī)110、112和114是服務(wù)器104和/或服務(wù)器106的客戶機(jī)。在所示實例中，服務(wù)器104和/或服務(wù)器106可以為客戶機(jī)110、112和114提供信息，例如引導(dǎo)文件、操作系統(tǒng)映像和應(yīng)用。在該特定實例中，客戶機(jī)110,112和114是包括傳感器(例如傳感器116、118和120)的移動設(shè)備。客戶機(jī)110、112和114例如可以是蜂窩電話、智能電話、個人數(shù)字助理、游戲設(shè)備、手持式計算機(jī)或者它們的任意組合，它們具有到網(wǎng)絡(luò)102的無線通信鏈路。此外，客戶機(jī)110、112和114還可以是任意類型的陸地、空中或水上運(yùn)載工具，例如汽車、卡車、火車、飛機(jī)、輪船或潛水艇，它們具有到網(wǎng)絡(luò)102的無線通信鏈路。此外，運(yùn)載工具可以是有人駕駛的運(yùn)載工具或無人駕駛的運(yùn)載工具，例如自主或半自主機(jī)器人運(yùn)載工具。此外，每個客戶機(jī)110、112和114獨(dú)立于其它客戶機(jī)設(shè)備并且沿著任意方向自由移動。
[0024]每個傳感器116、118和120可以表示包含一個或多個傳感器的集合。此外，傳感器集合可以是相同類型的傳感器，或者可以是不同類型傳感器的組合。傳感器116、118和120例如檢測和測量區(qū)域的物理和/或環(huán)境特性，例如溫度、濕度、化學(xué)氣味、氣體、煙霧、聲音、氣壓、區(qū)域中的物體、到區(qū)域中的物體的距離、區(qū)域中的物體的移動速度、區(qū)域的海拔、區(qū)域的地理位置等。物體可以是有生命物體(例如人、動物或植物)，或者可以是無生命物體(例如火災(zāi)、運(yùn)載工具或污染物)。傳感器116、118和120還經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)102將測量的傳感器數(shù)據(jù)無線傳輸?shù)椒?wù)器104和/或服務(wù)器106。
[0025]例如，客戶機(jī)110、112和114可以配備有一組傳感器，這些傳感器能夠檢測和測量火災(zāi)產(chǎn)生的熱量、濕度和氣體(例如一氧化碳)。當(dāng)傳感器檢測到被監(jiān)視事件(例如熱量、濕度、氣體等)時，傳感器通過網(wǎng)絡(luò)102向服務(wù)器104和/或服務(wù)器106報告事件。服務(wù)器104和/或服務(wù)器106然后分析傳感器輸出數(shù)據(jù)，并且根據(jù)對傳感器輸出數(shù)據(jù)的分析，采取適當(dāng)?shù)牟僮?，例如向系統(tǒng)管理員發(fā)送警報消息。備選地，服務(wù)器104和/或服務(wù)器106可以將傳感器輸出數(shù)據(jù)發(fā)送到另一個數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，以便采取自動更正操作，例如啟動自動噴水滅火系統(tǒng)。因此，通過使用移動傳感器，示例性實施例例如知道火災(zāi)何時開始、火災(zāi)位置在何處、大火燃燒得多熱、大火蔓延得多快、發(fā)生火災(zāi)的區(qū)域中有什么物體，以及發(fā)生火災(zāi)時要采取什么操作。[0026]存儲單元108是能夠存儲結(jié)構(gòu)化或非結(jié)構(gòu)化格式的數(shù)據(jù)的網(wǎng)絡(luò)存儲設(shè)備。存儲單元108例如可以提供以下各項的存儲:當(dāng)前傳感器輸出數(shù)據(jù)、歷史傳感器輸出數(shù)據(jù)、傳感器輸出數(shù)據(jù)的標(biāo)簽、對應(yīng)于傳感器輸出數(shù)據(jù)標(biāo)簽的原型數(shù)據(jù)、用于確定多個移動傳感器的凸多邊形的優(yōu)化問題、優(yōu)化問題的目標(biāo)函數(shù)、優(yōu)化問題的約束、目標(biāo)函數(shù)的稀疏解、傳感器輸出數(shù)據(jù)閾值，以及當(dāng)超過傳感器輸出數(shù)據(jù)閾值時要采取的操作。當(dāng)前傳感器輸出數(shù)據(jù)是區(qū)域中的多個移動傳感器當(dāng)前檢測和測量的數(shù)據(jù)。歷史傳感器輸出數(shù)據(jù)是區(qū)域中的多個移動傳感器在一段時間內(nèi)收集的數(shù)據(jù)，并且可以用作基準(zhǔn)以便與特定區(qū)域的當(dāng)前傳感器輸出數(shù)據(jù)相比較。傳感器輸出數(shù)據(jù)的標(biāo)簽描述多個移動傳感器測量的數(shù)據(jù)的類型。標(biāo)簽附加到傳感器輸出數(shù)據(jù)或者與該數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)，以便進(jìn)行傳感器輸出數(shù)據(jù)的標(biāo)識和/或分類。原型數(shù)據(jù)對應(yīng)于每個傳感器輸出數(shù)據(jù)標(biāo)簽。原型數(shù)據(jù)根據(jù)對應(yīng)的傳感器輸出數(shù)據(jù)標(biāo)簽，描述特定區(qū)域中的當(dāng)前狀態(tài)或者發(fā)生的事情。如果給出定義哪個解是候選解的一組約束，以及定義哪個候選解是最佳解的目標(biāo)函數(shù)，則優(yōu)化問題從所有候選解中查找最佳解。目標(biāo)函數(shù)被定義為以下兩項之間的差異的正規(guī)化:與描述特定區(qū)域的當(dāng)前狀態(tài)的原型數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)的向量，以及表示與特定區(qū)域關(guān)聯(lián)的傳感器輸出數(shù)據(jù)的移動傳感器向量權(quán)重值的總和。約束是優(yōu)化問題的稀疏解需要滿足的條件。凸多邊形是由彼此連接的直線組成的幾何結(jié)構(gòu)。換言之，凸多邊形是沒有曲線的閉合形狀。此外，凸多邊形沒有大于180度的內(nèi)角。此外，由直線相交形成的凸多邊形的拐角點(diǎn)稱為頂點(diǎn)。此外，存儲單元108可以存儲其它數(shù)據(jù)，例如可以包括用戶標(biāo)識和系統(tǒng)管理員密碼的安全信息。此外，應(yīng)該注意，網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)100可以包括任意數(shù)量的其它服務(wù)器設(shè)備、客戶機(jī)設(shè)備、傳感器設(shè)備和其它未示出的設(shè)備。
[0027]位于網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)100中的程序代碼可以存儲在計算機(jī)可記錄存儲介質(zhì)中，并下載到計算機(jī)或其它設(shè)備以供使用。例如，程序代碼可以存儲在服務(wù)器106上的計算機(jī)可記錄存儲介質(zhì)中，并通過網(wǎng)絡(luò)102下載到客戶機(jī)114以便在客戶機(jī)114上使用。
[0028]在所示實例中，網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)100是因特網(wǎng)，同時網(wǎng)絡(luò)102代表全球范圍內(nèi)使用傳輸控制協(xié)議/網(wǎng)際協(xié)議(TCP/IP)協(xié)議集來相互通信的網(wǎng)絡(luò)和網(wǎng)關(guān)的集合。在因特網(wǎng)的核心是主節(jié)點(diǎn)或主機(jī)之間的高速數(shù)據(jù)通信線路的主干，它包括數(shù)以千計的商業(yè)、政府、教育以及其它路由數(shù)據(jù)和消息的計算機(jī)系統(tǒng)。當(dāng)然，網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)100也可以實現(xiàn)為許多不同類型的網(wǎng)絡(luò)，例如內(nèi)聯(lián)網(wǎng)、局域網(wǎng)(LAN)或廣域網(wǎng)(WAN)。圖1旨在作為一個實例，并非旨在作為對不同示例性實施例的體系結(jié)構(gòu)限制。
[0029]現(xiàn)在參考圖2，示出根據(jù)一個示例性實施例的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的示意圖。數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)200是計算機(jī)(例如圖1中的服務(wù)器104或客戶機(jī)110)的一個實例，實現(xiàn)示例性實施例的過程的計算機(jī)可讀程序代碼或指令可以位于其中。在該示例性實施例中，數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)200包括通信光纖通道網(wǎng)絡(luò)(fabric) 202，其在處理器單元204、存儲器206、永久性存儲裝置208、通信單元210、輸入/輸出(I/O)單元212和顯示器214之間提供通信。
[0030]處理器單元204用于執(zhí)行可以加載到存儲器206的軟件應(yīng)用或程序的指令。處理器單元204可以是包含一個或多個處理器的集合或者可以是多處理器核心，具體取決于特定實現(xiàn)。此外，處理器單元204可以使用一個或多個異構(gòu)處理器系統(tǒng)來實現(xiàn)，其中在單個芯片上同時存在主處理器與輔助處理器。作為另一個示例性實例，處理器單元204可以是包含相同類型的多個處理器的對稱多處理器系統(tǒng)。
[0031]存儲器206和永久性存儲裝置208是存儲設(shè)備216的實例。計算機(jī)可讀存儲設(shè)備是任何能夠存儲信息的硬件，所述信息例如包括但不限于數(shù)據(jù)、功能形式的計算機(jī)可讀程序代碼和/或其它合適的臨時性和/或持久性信息。在這些實例中，存儲器206例如可以是隨機(jī)存取存儲器或任何其它合適的易失性或非易失性存儲設(shè)備。永久性存儲裝置208可以采取各種形式，具體取決于特定實現(xiàn)。例如，永久性存儲裝置208可以包含一個或多個設(shè)備。例如，永久性存儲裝置208可以是硬盤驅(qū)動器、閃存、可重寫光盤、可重寫磁帶或上述的某種組合。永久性存儲裝置208使用的介質(zhì)可以是移動的。例如，可移動硬盤驅(qū)動器可以用于永久性存儲裝置208。
[0032]在該實例中，通信單元210提供與其它數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)或設(shè)備的通信。通信單元210可以通過使用物理和無線通信鏈路兩者之一或全部來提供通信。物理通信鏈路例如可以使用電線、電纜、通用串行總線或者任何其它物理技術(shù)，針對數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)200建立物理通信鏈路。無線通信鏈路例如可以使用短波、高頻、超高頻、微波、無線保真(W1-Fi)、藍(lán)牙、全球移動通信系統(tǒng)(GSM)、碼分多址(CDMA)、第二代(2G)、第三代(3G)、第四代(4G)或者任何其它無線通信技術(shù)或標(biāo)準(zhǔn)，針對數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)200建立無線通信鏈路。
[0033]輸入/輸出單元212允許使用其它可以連接到數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)200的設(shè)備來輸入和輸出數(shù)據(jù)。例如，輸入/輸出單元212可以通過小鍵盤、鍵盤、鼠標(biāo)和/或某種其它合適的輸入設(shè)備來提供連接以實現(xiàn)用戶輸入。顯示器214提供用于向用戶顯示信息的機(jī)構(gòu)。
[0034]用于操作系統(tǒng)、應(yīng)用和/或程序的指令可以位于存儲設(shè)備216中，存儲設(shè)備216通過通信光纖通道網(wǎng)絡(luò)202與處理器單元204通信。在該示例性實例中，指令以功能形式位于永久性存儲裝置208中。這些指令可以加載到存儲器206以便由處理器單元204運(yùn)行。處理器單元204可以使用計算機(jī)實現(xiàn)的指令(可以位于存儲器(例如存儲器206)中)執(zhí)行不同實施例的過程。這些指令稱為程序代碼、計算機(jī)可用程序代碼或計算機(jī)可讀程序代碼，它們可以由處理器單元204中的處理器讀取和運(yùn)行。在不同的實施例中，程序代碼可以包含在不同的物理計算機(jī)可讀存儲設(shè)備(例如存儲器206或永久性存儲裝置208)中。
[0035]程序代碼218以功能形式位于可選擇性地移除的計算機(jī)可讀介質(zhì)220中，并且可以加載或傳輸?shù)綌?shù)據(jù)處理系統(tǒng)200以便由處理器單元204運(yùn)行。程序代碼218和計算機(jī)可讀介質(zhì)220形成計算機(jī)程序產(chǎn)品222。在一個實例中，計算機(jī)可讀介質(zhì)220可以是計算機(jī)可讀存儲介質(zhì)224或計算機(jī)可讀信號介質(zhì)226。計算機(jī)可讀存儲介質(zhì)224例如可以包括光盤或磁盤，其被插入或放置到屬于永久性存儲裝置208的一部分的驅(qū)動器或其它設(shè)備中，以便傳輸?shù)綄儆谟谰眯源鎯ρb置208的一部分的存儲設(shè)備(例如硬盤驅(qū)動器)。計算機(jī)可讀存儲介質(zhì)224還可以采取永久性存儲裝置的形式，例如連接到數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)200的硬盤驅(qū)動器、拇指驅(qū)動器或閃存。在某些情況下，計算機(jī)可讀存儲介質(zhì)224可能無法從數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)200移除。
[0036]備選地，可以使用計算機(jī)可讀信號介質(zhì)226，將程序代碼218傳輸?shù)綌?shù)據(jù)處理系統(tǒng)200。計算機(jī)可讀信號介質(zhì)226例如可以是包含程序代碼218的傳播數(shù)據(jù)信號。例如，計算機(jī)可讀信號介質(zhì)226可以是電磁信號、光信號和/或任何其它合適類型的信號。這些信號可以通過通信鏈路傳輸，通信鏈路例如包括無線通信鏈路、光纜、同軸電纜、電線和/或任何其它合適類型的通信鏈路。換言之，在示例性實例中，通信鏈路和/或連接可以是物理或無線的。計算機(jī)可讀介質(zhì)還可以采取非有形介質(zhì)的形式，例如包含程序代碼的通信鏈路或無線傳輸。[0037]在某些示例性實施例中，可以通過網(wǎng)絡(luò)借助計算機(jī)可讀信號介質(zhì)226將程序代碼218從另一個設(shè)備或數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)下載到永久性存儲裝置208，以便在數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)200中使用。例如，可以通過網(wǎng)絡(luò)將存儲在服務(wù)器數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)內(nèi)的計算機(jī)可讀存儲介質(zhì)中的程序代碼從該服務(wù)器下載到數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)200。提供程序代碼218的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)可以是服務(wù)器計算機(jī)、客戶機(jī)計算機(jī)，或者能夠存儲和傳輸程序代碼的218的某種其它設(shè)備。
[0038]針對數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)200示出的不同組件并非旨在提供有關(guān)可以實現(xiàn)不同實施例的方式的體系結(jié)構(gòu)限制?？梢栽谌缦聰?shù)據(jù)處理系統(tǒng)中實現(xiàn)不同的示例性實施例:該系統(tǒng)包括除了針對數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)200示出的那些組件之外的組件或替代那些組件的組件。圖2中所示的其它組件可以不同于所示的示例性實例?？梢允褂萌魏文軌驁?zhí)行程序代碼的硬件設(shè)備或系統(tǒng)來實現(xiàn)不同實施例。作為一個實例，數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)200可以包括與無機(jī)組件集成的有機(jī)組件和/或可以完全由有機(jī)組件(不包括人類)組成。例如，存儲設(shè)備可以由有機(jī)半導(dǎo)體組成。
[0039]作為另一個實例，數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)200中的計算機(jī)可讀存儲設(shè)備是任何可以存儲數(shù)據(jù)的硬件裝置。存儲器206、永久性存儲裝置208和計算機(jī)可讀存儲介質(zhì)224是有形形式的物理存儲設(shè)備的實例。
[0040]在另一個實例中，總線系統(tǒng)可以用于實現(xiàn)通信光纖通道網(wǎng)絡(luò)202，并且可以由一條或多條總線(例如系統(tǒng)總線或輸入/輸出總線)組成。當(dāng)然，總線系統(tǒng)可以使用任何合適類型的體系結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)，所述體系結(jié)構(gòu)在連接到總線系統(tǒng)的不同組件或設(shè)備之間提供數(shù)據(jù)傳輸。此外，通信單元可以包括一個或多個用于發(fā)送和接收數(shù)據(jù)的設(shè)備，例如調(diào)制解調(diào)器或網(wǎng)絡(luò)適配器。此外，存儲器例如可以是存儲器206，或者例如在接口中發(fā)現(xiàn)的高速緩存，以及可以存在于通信光纖通道網(wǎng)絡(luò)202中的存儲控制器集線器。
[0041]示例性實施例將多個無線移動傳感器表示為凸多邊形，并將一組活動移動傳感器確定為在該凸多邊形上的優(yōu)化問題的稀疏解。因此，示例性實施例能夠快速標(biāo)識跨特定感興趣區(qū)域動態(tài)移動的一組活動移動傳感器。此外，示例性實施例可以在一段時間內(nèi)根據(jù)需要向/從凸多邊形添加/刪除移動傳感器。因此，隨著時間的推移，凸多邊形的邊可以擴(kuò)展或收縮，并且對應(yīng)于凸多邊形的頂點(diǎn)的數(shù)量可以增加或減少，具體取決于形成凸多邊形的移動傳感器的數(shù)量。
[0042]因此，示例性實施例提供一種用于形成區(qū)域中的多個移動傳感器的凸多邊形的計算機(jī)實現(xiàn)的方法。計算機(jī)使用優(yōu)化問題分析從所述區(qū)域中的多個移動傳感器接收的傳感器輸出數(shù)據(jù)。計算機(jī)判定所述多個移動傳感器是否在所述區(qū)域中形成凸多邊形。響應(yīng)于計算機(jī)判定所述多個移動傳感器在所述區(qū)域中形成凸多邊形，計算機(jī)生成對應(yīng)于所述優(yōu)化問題的目標(biāo)函數(shù)和一組約束。然后，計算機(jī)使用所述目標(biāo)函數(shù)和所述一組約束計算所述優(yōu)化問題的稀疏解，以便確定所述多個移動傳感器中的每個移動傳感器的向量權(quán)重值。
[0043]現(xiàn)在參考圖3，示出根據(jù)一個示例性實施例的移動傳感器網(wǎng)絡(luò)的示意圖。移動傳感器網(wǎng)絡(luò)300例如可以在數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)(例如圖1中的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)100)中實現(xiàn)。移動傳感器系統(tǒng)300包括移動傳感器1302、移動傳感器2304、移動傳感器N306和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)308。移動傳感器302-306例如可以是圖1中的傳感器116-120。移動傳感器302-306沿著任意方向并且獨(dú)立于彼此自由移動。此外，移動傳感器302-306可以表示連接到一個或多個無線網(wǎng)絡(luò)的任意數(shù)量的移動傳感器，范圍從三個到數(shù)十億個移動傳感器。此外，每個移動傳感器302-306可以形成凸多邊形的頂點(diǎn)，如圖6和圖7的實例圖中所示。
[0044]每個移動傳感器302-306可以表不包含一個或多個傳感器的集合。此外，移動傳感器302-306可以是任意類型并且可以是傳感器的組合。例如，移動傳感器302-306可以檢測和測量區(qū)域的一個或多個物理和/或環(huán)境特性，例如區(qū)域的溫度、區(qū)域的濕度、區(qū)域中的化學(xué)氣味、區(qū)域中的氣體、區(qū)域中的煙霧、區(qū)域中的聲音、區(qū)域的氣壓、區(qū)域中的物體、到區(qū)域中的物體的距離、區(qū)域中的物體的移動速度、區(qū)域的海拔，以及區(qū)域的地理位置。當(dāng)然，應(yīng)該注意，移動傳感器302-306能夠檢測和測量區(qū)域的任意類型的傳感器可確定特性。例如，移動傳感器302-306可以被配置為檢測和測量區(qū)域(例如，房間、建筑物、運(yùn)載工具、城市街區(qū)或游樂園)中的一個或多個人的社會特性。社會特性例如可以是人之間的交互，例如語音水平、言語內(nèi)容、語調(diào)、言語中的情感水平、所用語言、人之間的身體接觸、身體接觸的類型，以及身體接觸的位置。
[0045]移動傳感器302-306檢測和測量傳感器輸入310。傳感器輸入310例如可以是音頻輸入、視頻輸入、生物特征輸入或者它們的任意組合。然后，移動傳感器302-306經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)(例如圖1中的網(wǎng)絡(luò)102)將傳感器輸出數(shù)據(jù)312無線地傳輸?shù)綌?shù)據(jù)處理系統(tǒng)308。傳感器輸出數(shù)據(jù)312表示由移動傳感器302-306檢測、處理和測量之后的傳感器輸入310。數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)308例如可以是圖1中的服務(wù)器104。此外，數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)308可以實現(xiàn)為圖2中的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)200。此外，應(yīng)該注意，數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)308可以無線地控制移動傳感器302-306的功能和操作。
[0046]數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)308從移動傳感器302-306接收傳感器輸出數(shù)據(jù)312。然后，數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)308使用傳感器管理模塊314分析傳感器輸出數(shù)據(jù)312。傳感器管理模塊314將移動傳感器302-306在特定感興趣區(qū)域中檢測到的傳感器輸出數(shù)據(jù)312表示為一組向量權(quán)重值，所述一組向量權(quán)重值通過在由移動傳感器302-306形成的凸多邊形上計算優(yōu)化問題的稀疏解來定義。此外，傳感器管理模塊314通過確定向量權(quán)重值超過預(yù)定向量權(quán)重閾值的那些移動傳感器，標(biāo)識凸多邊形中的哪些移動傳感器是活動傳感器。此外，傳感器管理模塊314確定多個移動傳感器中的哪些移動傳感器要包括在凸多邊形中，以及應(yīng)移除哪些移動傳感器。應(yīng)移除的移動傳感器是向量權(quán)重值低于預(yù)定向量權(quán)重閾值的那些移動傳感器，或者不再位于感興趣區(qū)域的最大定義范圍內(nèi)的那些移動傳感器。換言之，傳感器管理模塊314確保區(qū)域中的多個移動傳感器中的至少一組移動傳感器形成凸多邊形。
[0047]應(yīng)該注意，盡管凸多邊形是2維幾何結(jié)構(gòu)，但示例性實施例也可以用于3維空間。換言之，示例性實施例可以在區(qū)域中以3維方式形成多個移動傳感器的凸包，而不是形成凸多邊形。凸包例如可以是凸多面體，其是閉合的3維幾何形狀，具有由多個連接的凸多邊形形成的平面和直邊。因此，當(dāng)多個移動傳感器在區(qū)域中以3維方式而不是以2維方式測量數(shù)據(jù)時，傳感器管理模塊314將傳感器輸出數(shù)據(jù)312表示為一組向量權(quán)重值，所述一組向量權(quán)重值通過在特定感興趣區(qū)域中的多個移動傳感器形成的凸包上計算優(yōu)化問題的稀疏解來定義。
[0048]然后，傳感器管理模塊314將從形成凸多邊形的移動傳感器302-306接收的傳感器輸出數(shù)據(jù)312發(fā)送到?jīng)Q策模塊316。決策模塊316根據(jù)對從形成凸多邊形的移動傳感器302-306接收的傳感器輸出數(shù)據(jù)的分析，確定特定感興趣區(qū)域的當(dāng)前狀態(tài)。此外，決策模塊316根據(jù)所確定的特定感興趣區(qū)域的當(dāng)前狀態(tài)，確定要采取的操作。例如，如果根據(jù)傳感器輸出數(shù)據(jù)在區(qū)域的預(yù)定最大和最小傳感器閾值之間，確定區(qū)域的當(dāng)前狀態(tài)在正常限度內(nèi)，則決策模塊316可以不采取操作。但是，當(dāng)根據(jù)傳感器輸出數(shù)據(jù)高于或低于區(qū)域的預(yù)定最大和最小傳感器閾值，確定區(qū)域的當(dāng)前狀態(tài)在正常限度之外時，決策模塊316可以執(zhí)行一個或多個操作。操作例如可以是向緊急救援人員(例如消防員)警告特定感興趣區(qū)域中發(fā)生的情況(例如火災(zāi))。
[0049]假設(shè)將無線網(wǎng)絡(luò)中的多個移動傳感器中的每個移動傳感器Tit (i=l、…η)表示為動態(tài)m維向量,該向量具有表示某一時間點(diǎn)t的某種類型的傳感器測量的值。這些傳感器測量例如可以是特定時間點(diǎn)t時特定區(qū)域中的移動傳感器Ti位置處的一氧化碳濃度水平。覆蓋移動傳感器1\、的幾何結(jié)構(gòu)可以被定義為移動傳感器的凸多邊形(SP，對應(yīng)于移動傳感器Ti的所有向量權(quán)重值的總和)。通過將時間點(diǎn)t的向量權(quán)重值表示為
【權(quán)利要求】
1.一種用于形成區(qū)域中的多個移動傳感器的凸多邊形的計算機(jī)實現(xiàn)的方法，所述計算機(jī)實現(xiàn)的方法包括: 由計算機(jī)使用優(yōu)化問題分析從所述區(qū)域中的所述多個移動傳感器接收的傳感器輸出數(shù)據(jù)； 由所述計算機(jī)判定所述多個移動傳感器是否在所述區(qū)域中形成所述凸多邊形； 響應(yīng)于所述計算機(jī)判定所述多個移動傳感器在所述區(qū)域中形成所述凸多邊形，由所述計算機(jī)生成對應(yīng)于所述優(yōu)化問題的目標(biāo)函數(shù)和一組約束；以及 由所述計算機(jī)使用所述目標(biāo)函數(shù)和所述一組約束計算所述優(yōu)化問題的稀疏解，以便確定所述多個移動傳感器中的每個移動傳感器的向量權(quán)重值。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的計算機(jī)實現(xiàn)的方法，還包括: 由所述計算機(jī)判定所述多個移動傳感器中是否存在向量權(quán)重值低于向量權(quán)重閾值的移動傳感器； 響應(yīng)于所述計算機(jī)判定所述多個移動傳感器中存在向量權(quán)重值低于向量權(quán)重閾值的移動傳感器，由所述計算機(jī)從所述凸多邊形中刪除所述多個移動傳感器中向量權(quán)重值低于所述向量權(quán)重閾值的那些移動傳感器。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的計算機(jī)實現(xiàn)的方法，還包括: 響應(yīng)于所述計算機(jī) 判定所述多個移動傳感器中沒有向量權(quán)重值低于所述向量權(quán)重閾值的移動傳感器，由所述計算機(jī)重設(shè)所述向量權(quán)重閾值。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的計算機(jī)實現(xiàn)的方法，其中所述計算機(jī)通過增加所述向量權(quán)重閾值而重設(shè)所述向量權(quán)重閾值，以便增加所接收的傳感器輸出數(shù)據(jù)的統(tǒng)計顯著性。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的計算機(jī)實現(xiàn)的方法，還包括: 由所述計算機(jī)將所述凸多邊形附近的向量權(quán)重值高于所述向量權(quán)重閾值的新移動傳感器添加到所述凸多邊形。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的計算機(jī)實現(xiàn)的方法，還包括: 由所述計算機(jī)使用所述多個移動傳感器中的一組移動傳感器生成所述凸多邊形。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的計算機(jī)實現(xiàn)的方法，還包括: 由所述計算機(jī)將標(biāo)簽與從在所述區(qū)域上形成所述凸多邊形的所述多個移動傳感器接收的所述傳感器輸出數(shù)據(jù)相關(guān)聯(lián)，其中所述標(biāo)簽描述所述多個移動傳感器測量的數(shù)據(jù)的類型。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的計算機(jī)實現(xiàn)的方法，還包括: 由所述計算機(jī)將與從形成所述凸多邊形的所述多個移動傳感器接收的所述傳感器輸出數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)的所述標(biāo)簽與原型數(shù)據(jù)相匹配，其中所述原型數(shù)據(jù)描述所述區(qū)域的當(dāng)前狀態(tài)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8的計算機(jī)實現(xiàn)的方法，還包括: 由所述計算機(jī)根據(jù)對應(yīng)于所匹配標(biāo)簽的所述原型數(shù)據(jù)而分析從形成所述凸多邊形的所述多個移動傳感器接收的所述傳感器輸出數(shù)據(jù)，以便確定與所述凸多邊形關(guān)聯(lián)的所述區(qū)域的所述當(dāng)前狀態(tài)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9的計算機(jī)實現(xiàn)的方法，還包括: 由所述計算機(jī)根據(jù)與所述凸多邊形關(guān)聯(lián)的所述區(qū)域的所述當(dāng)前狀態(tài)而確定要執(zhí)行的操作。
11.根據(jù)權(quán)利要求1的計算機(jī)實現(xiàn)的方法，其中所述計算機(jī)經(jīng)由無線網(wǎng)絡(luò)從所述區(qū)域中的所述多個移動傳感器接收所述傳感器輸出數(shù)據(jù)。
12.根據(jù)權(quán)利要求1的計算機(jī)實現(xiàn)的方法，其中所述多個移動傳感器中的每個移動傳感器均沿著任意方向并獨(dú)立于所述多個移動傳感器中的其它移動傳感器而自由移動。
13.根據(jù)權(quán)利要求1的計算機(jī)實現(xiàn)的方法，其中所述目標(biāo)函數(shù)是以下兩項之間的差異:與描述所述區(qū)域的當(dāng)前狀態(tài)的原型數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)的向量，以及表示所述傳感器輸出數(shù)據(jù)的與所述多個移動傳感器關(guān)聯(lián)的向量權(quán)重值的總和。
14.根據(jù)權(quán)利要求1的計算機(jī)實現(xiàn)的方法，其中所述傳感器輸出數(shù)據(jù)是時間相關(guān)的。
15.根據(jù)權(quán)利要求1的計算機(jī)實現(xiàn)的方法，其中將對應(yīng)于所述區(qū)域的所述傳感器輸出數(shù)據(jù)表示為通過在所述凸多邊形上求解所述優(yōu)化問題而定義的一組向量權(quán)重值。
16.根據(jù)權(quán)利要求1的計算機(jī)實現(xiàn)的方法，其中所述多個移動傳感器中的每個移動傳感器位于移動客戶機(jī)設(shè)備中。
17.根據(jù)權(quán)利要求16的計算機(jī)實現(xiàn)的方法，其中包括一組傳感器的所述移動客戶機(jī)設(shè)備是運(yùn)載工具。
18.根據(jù)權(quán)利要求16的計算機(jī)實現(xiàn)的方法，其中包括一組傳感器的所述移動客戶機(jī)設(shè)備是無線通信設(shè)備。
19.根據(jù)權(quán)利要求1的計算機(jī)實現(xiàn)的方法，其中所述一組約束是所述優(yōu)化問題的所述稀疏解需要滿足的一組條件。
20.根據(jù)權(quán)利要求1的計算機(jī)實現(xiàn)的方法，其中所述凸多邊形的大小和形狀中的至少一個在一段時間內(nèi)更改。
21.一種用于形成區(qū)域中的多個移動傳感器的凸多邊形的計算機(jī)系統(tǒng)，其用于執(zhí)行權(quán)利要求I至20中的任一權(quán)利要求的方法步驟。
【文檔編號】H04W84/18GK103781078SQ201310503469
【公開日】2014年5月7日 申請日期:2013年10月23日 優(yōu)先權(quán)日:2012年10月24日
【發(fā)明者】W·費(fèi)爾, D·卡涅夫斯基, T·N·賽納斯, M·P·伊馮 申請人:國際商業(yè)機(jī)器公司