CN102195842A - 一种虚拟传感网络的组织方法及装置 - Google Patents

Abstract

现有技术中，传感网络是基于专用传感设备组成的，所提供的业务能力受限于这些专用传感设备的部署范围和信息收集能力。本发明属于信息与通信技术领域。本发明提出了一种新型的虚拟传感网络组织方法和装置，使属于不同个人和组织的用户电子终端可以成为传感网络的虚拟节点，共同形成虚拟传感网络。本发明的技术方案中，虚拟传感网络可以根据来自应用系统的各类信息查询请求，动态组建虚拟传感子网，从作为虚拟传感节点的各类用户终端获取所需信息内容，为应用系统提供信息查询结果。

Description

一种虚拟传感网络的组织方法及装置

技术领域

本发明涉及信息与通信技术领域，尤其涉及一种传感网络的组织方法及相应装置。

背景技术

传感器网络能够协调地感知、采集和处理网络覆盖区域内的各种环境或监测对象信息，并发布给需要这些信息的用户。传感器网络将逻辑上的信息世界与真实的物理世界融合在一起，深刻地改变了人与自然的交互方式，可以广泛地应用于工业、农业、军事、医疗、安全、环境监测等诸多领域。

在现有传感器网络中，所使用的传感节点都是专门部署的专用传感设备，这些传感设备组成传感网络，共同收集并反馈信息。这是目前最典型的传感器网络组成方式。

当前，各种类型的电子产品已经广泛使用。摄像机、智能手机、PDA(个人数字助手，Personal Digital Assistant)、电脑等等电子设备都可以随时随地地收集各种类型的信息。而如果把这些属于不同人或组织的设备都作为传感器节点的话，那么我们将能够获取大量的超过专用传感器网络领域的信息和应用。

但是，如何把这些属于不同人和组织的电子终端组织起来，形成传感网络，提供各种类型的应用，则是一个难题，还缺少相应的解决方案。

发明内容

本发明提出了一种新型的传感网络组织方法和相关装置，使属于不同个人和组织的电子终端可以作为传感网络的节点，共同形成虚拟传感网络；针对传感网络的需求，提供相关的信息数据，共同实现新型传感网络应用。

根据本发明的第一方面，提供了一种虚拟传感网络的组织方法，其中，包括以下步骤：将大量属于不同个人和组织的用户终端(电子设备)组织起来形成虚拟传感网络，并利用该虚拟传感网络实现信息收集。

根据本发明的第二方面，提供了一种虚拟传感网络中的作为虚拟传感节点的用户终端中用于传感网络节点管理和信息收集的方法。其中，包括以下步骤：发送虚拟传感节点注册信息到虚拟传感网络平台；接收来自虚拟传感网络平台的注册结果应答信息；接收虚拟传感网络平台的信息查询消息；发送信息查询结果到虚拟传感网络平台。

根据本发明的第三方面，提供了一种在虚拟传感网络的虚拟传感网络平台中用于虚拟传感网络管理和信息收集的方法。其中，包括以下步骤：接收来自用户终端的虚拟传感节点注册信息；返回虚拟传感节点注册结果到用户终端；接收来自外部应用系统的信息查询请求；发送信息查询请求到相关的虚拟传感节点；接收来自作为虚拟传感节点的用户终端的查询结果信息；发送查询结果给请求查询的应用系统。

根据本发明的第四方面，提供了一种基于虚拟传感网络的应用系统的信息查询的方法。其中，包括以下步骤：发送信息查询请求到虚拟传感网络平台；接收来自虚拟传感网络平台的信息查询结果。

根据本发明的第五方面，提供了一种虚拟传感节点控制装置，其中，包括：第一接收装置，用于接收来自虚拟传感网络平台的信息；第一发送装置，用于发送注册、查询应答等信息到虚拟传感网络平台；管理装置，用于实现节点注册、认证等相关管理功能；数据处理装置，用于产生虚拟传感网络平台信息查询所需要的应答数据和信息。

根据本发明的第六方面，提供了一种虚拟传感网络平台装置，其中，包括：信息查询分析装置，用于分析来自应用软件的查询请求；信息查询处理装置，用于根据查询分析装置的分析结果和虚拟传感网络内各注册虚拟传感节点的能力组建虚拟传感子网；第二发送装置，用于发送查询命令到所述虚拟传感子网内的所有虚拟传感节点；第二接收装置，用于接收来自虚拟传感节点的查询应答信息；第三发送装置，用于发送传感网络获取的信息数据至所述应用软件；第三接收装置，用于接收来自应用程序的信息查询请求；数据处理装置，用于处理从虚拟传感节点获得的查询应答信息，进行数据过滤和聚合。虚拟传感节点注册装置，用于实现虚拟传感节点的注册功能。传感节点信息数据库装置，用于存储虚拟传感节点信息。

根据本发明的第七方面，提供了一种基于虚拟传感网络的应用系统控制装置，其中，包括：第四发送装置，用于发送查询信息到虚拟传感网络平台；第四接收装置，用于接收来自虚拟传感网络平台的查询结果；信息查询装置，用于生成面向虚拟传感网络的查询请求；信息处理装置，用于处理虚拟传感网络平台返回的查询结果。

本发明的技术方案中，虚拟传感网络管理平台能够全面地管理网络内所有注册的虚拟传感节点，包括节点认证、注册等；并根据来自应用软件的不同查询请求，结合不同虚拟传感节点所注册的能力，建立虚拟传感子网，并通过该子网收集信息，返回给上述发出查询请求的应用软件。

附图说明

图1为一个虚拟传感网络示意图；

图2为根据本发明的一个具体实施方式的虚拟传感网络组织和信息查询的系统方法流程图；

图3为根据本发明的一个具体实施方式的在虚拟传感网络中的用户终端中用于传感网络节点注册的系统方法流程图；

图4为根据本发明的一个具体实施方式的在虚拟传感网络中的用户终端中用于信息收集的系统方法流程图；

图5为根据本发明的一个具体实施方式的在虚拟传感网络中的虚拟传感网络平台用于传感网络管理的系统方法流程图；

图6为根据本发明的一个具体实施方式的在虚拟传感网络中的虚拟传感网络平台用于传感网络信息收集的系统方法流程图；

图7为根据本发明的一个具体实施方式的基于虚拟传感网络的应用系统中用于从虚拟传感网络收集信息的系统方法流程图；

图8为根据本发明的一个具体实施方式的在虚拟传感网络中作为虚拟传感节点的用户终端中用于节点管理、信息收集和发送的虚拟传感节点控制装置框图。

图9为根据本发明的一个具体实施方式的虚拟传感网络平台装置框图；

图10为根据本发明的一个具体实施方式的基于虚拟传感网络的应用系统中用于从虚拟传感网络收集信息的应用系统控制装置框图。

其中，相同或相似的附图标记表示相同或相似的步骤特征/装置(模块)。

具体实施方式

本发明在属于不同个人或组织的用户终端(如，图1所示的用户终端)中引入本发明第五方面所提供的控制装置/模块；在不同应用软件系统内引入本发明第七方面所提供的控制装置/模块，并结合本发明的第六方面所提供的控制装置/模块，以实现本发明第一、二、三、四方面所提供的方法。

图2为根据本发明的一个具体实施方式的在通信网络中用于虚拟传感网络组织和使用的系统方法流程图。以下参照图1、图2并结合第一实施例对本发明进行描述，其中，以作为虚拟传感节点的用户终端1(1个手机)为例。

步骤A中，用户终端通过内嵌的虚拟传感节点管理装置向虚拟传感网络管理平台发送注册请求，注册请求内包含用户标识和节点能力标识信息。节点能力标识信息反映了对该虚拟传感节点所能提供的信息类型的描述。

步骤B中，虚拟传感网络管理平台中的虚拟传感节点注册装置在接收到虚拟传感节点的注册请求后，验证用户身份。

步骤C中，如果所述用户验证通过，确认可以允许该用户终端加入该虚拟传感网络后，登记用户的终端能力信息到虚拟传感节点注册数据库中。

步骤D中，虚拟传感网络管理平台的虚拟传感节点注册装置将注册成功或失败信息通过发送装置发送给上述的用户终端1。

步骤E中，各种应用软件可以发送信息查询请求到虚拟传感网络管理平台。

步骤F中，虚拟传感网络平台的信息查询分析装置分析接收到的查询请求，并将分析结果提交给查询处理装置。

步骤G中，信息查询处理装置检索虚拟传感节点注册数据库中的虚拟节点能力注册信息，获取可以提供查询请求所要求的信息的所有虚拟传感节点信息。

步骤H中，信息查询处理装置将所有有能力提供相关查询应答的虚拟传感节点组织成针对该查询请求的虚拟传感子网。

步骤I中，信息查询处理装置发送信息查询请求给上述虚拟传感子网的所有组成虚拟传感节点。

步骤J中，虚拟传感节点(如：用户终端1)在接收到查询请求后，可以生成查询应答信息。

步骤K中，虚拟传感节点发送查询应答信息给虚拟传感网络平台。

步骤L中，虚拟传感网络平台的数据处理装置对所收到的来自1到多个虚拟传感节点的应答信息进行数据聚合和处理，生成最后的查询应答信息。

步骤M中，虚拟传感网络平台的信息查询处理装置将查询应答信息发送给上述应用程序。

以下，结合详细流程图3和图4对本发明的第二方面进行描述，其中，图1及其相关描述在此一并作为参考。

在步骤S10中，用户终端发送虚拟传感节点注册信息到虚拟传感网络平台。所述虚拟传感节点注册信息包括以下各项中的一项或多项：用户终端的能力信息(包括可以在该用户终端上提供的各种查询资料类别，如：可以提供某地区天气/交通信息，等等)、用户标识、用户密码、用户终端网络连接类型(一直在线，部分在线，等等)、等等。所述虚拟传感节点注册信息不局限于上述描述，可以根据需要补充其他注册所需要的能力信息。

步骤S11中，用户终端接收来自虚拟传感网络平台的注册结果信息。其中，注册结果将反映虚拟传感网络平台是否接受用户终端的注册，如果接受注册，则会返回成功；否则返回失败。如果用户终端注册成功，则成为上述虚拟传感网络的一个虚拟传感节点。

步骤S20中，成功注册的用户终端接收来自虚拟传感网络平台的查询信息。

步骤S21中，用户终端根据接收到的查询请求，产生查询结果信息。例如：接收到的查询请求为上海地区2010年5月1日的天气情况，则用户终端根据所了解信息产生对2010年5月1日的天气情况的回答。再如：接收到的查询请求为上海人民广场的交通情况，则用户终端根据所了解信息产生对该问题的应答，可以是文本方式，也可以是实时的图片或者图象，等等。

步骤S22中，用户终端将产生的查询结果发送给虚拟传感网络平台。

以下，参照具体流程图5和6，并结合图1对本发明的第三方面进行说明，其中，上文中结合图2对系统方法的说明以及结合图3和图4对第二方面的说明在此作为参考。以图1所示用户终端1为例。

根据本发明的一个具体实施例，在步骤S30中，虚拟传感网络平台接收来自用户终端1的虚拟传感节点注册信息。

在步骤S31中，虚拟传感网络平台验证该虚拟传感节点的用户标识和密码，如果符合系统要求则验证通过，否则验证失败。

在步骤S32中，虚拟传感网络平台对验证通过的用户终端进行虚拟传感节点注册。其中，虚拟传感网络平台维护虚拟传感节点注册数据库，验证通过的虚拟传感节点将根据该节点注册的能力，加入到该数据中。加入方式可以根据数据库的具体组织方式来确定。

在步骤S33中，虚拟传感网络平台返回注册结果信息给用户终端1。其中，如果在S31步骤中验证通过，则返回注册成功信息，否则返回注册失败信息。

在步骤S40中，虚拟传感网络平台获取来自基于虚拟传感网络的应用系统的信息查询请求。

在步骤S41中，虚拟传感网络平台分析接收到的信息查询请求，并根据该信息查询请求分析可以提供相关查询结果的虚拟传感节点的能力要求。

在步骤S42中，虚拟传感网络平台根据步骤S41所分析得到的节点能力要求，查询虚拟传感节点注册数据库，从而检索出符合能力要求的虚拟传感节点集合，这个虚拟传感节点集合被称为针对该查询请求的虚拟传感子网。

在步骤S43中，虚拟传感网络平台发送查询请求到步骤S42中生成的虚拟传感子网的每个组成节点。

在步骤S44中，虚拟传感网络平台接收来自虚拟传感节点的查询结果信息。由于一个虚拟传感子网可能包含多于1个的虚拟传感节点，故在步骤S44中可能会接收到来自多个虚拟传感节点的查询结果信息。

在步骤S45中，虚拟传感网络平台对步骤S44中收到的所有查询结果信息进行分析，检验和聚合，产生最终的查询结果应答信息。

在步骤S46中，虚拟传感网络平台将查询结果应答信息返回给上述应用系统。

以下，参照具体流程图7，并结合图1对本发明的第四方面进行说明，其中，上文中结合图2对系统方法的说明以及结合图3和图4对第二方面的说明，图5和图6对第三方面的说明在此作为参考。以图1所示应用系统1为例。

根据本发明的一个具体实施例，在步骤S50中，应用系统发送信息查询请求到虚拟传感网络平台。

在步骤S51中，应用系统接收来自虚拟传感网络平台的查询结果。

以下，结合装置框图对本发明的第五方面进行描述，其中，对本发明第一、第二、第三方面所作说明在此一并作为参考。图8所示的控制装置位于图1所示的各个用户终端。其中包括第一接收装置101、管理装置102、第一发送装置103、数据处理装置104。

第一接收装置101负责接收来自虚拟传感网络平台的信息。所述信息包括来自虚拟传感网络平台的注册结果信息，来自虚拟传感网络平台的查询请求信息等。

管理装置102负责用户终端上虚拟传感节点的管理功能，包括虚拟传感节点注册等。它负责产生虚拟传感节点注册信息，并通过第一发送装置103发送到虚拟传感网络平台。它也会通过第一接收装置101接收到来自虚拟传感网络平台的注册结果信息。管理装置102所产生的虚拟传感节点注册信息包括以下各项中的一项或多项：用户终端1的能力信息(包括可以在该用户终端上提供的各种查询资料类别，如：可以提供某地区天气/交通信息，等等)、用户标识、用户密码、用户终端网络连接类型(一直在线、部分在线、等等)、等等。用户终端能力信息表示通过该用户终端可以为虚拟传感网络提供哪些信息。

第一发送装置103负责向虚拟传感网络平台发送信息，如：虚拟传感节点注册信息、查询结果信息等。

数据处理装置104负责处理第一接收装置101接收到的查询请求，根据所接收的查询请求，产生相应的查询结果，并通过第一发送装置103发送查询结果。例如：接收到的查询请求为上海地区2010年5月1日的天气情况，则用户终端根据所了解信息产生对2010年5月1日的天气情况的回答。再如：接收到的查询请求为上海人民广场的交通情况，则用户终端根据所了解信息产生对该问题的问题，可以是文本方式，也可以是实时的图片或者图象。

以下，参照装置框图9并结合图1对本发明的第六方面进行说明，其中，上文中对第一、二、三、四、五方面的说明在此作为参考。以图1所示虚拟传感网络平台为例，虚拟传感网络平台配置有图9所示的虚拟传感网络平台装置20。所述虚拟传感网络平台装置20包括：第二接收装置201、虚拟传感节点注册装置202、第二发送装置203、虚拟传感节点注册数据库装置204、第三接收装置205、信息查询分析装置206、信息查询处理装置207、第三发送装置208、数据处理装置209。

第二接收装置201接收来自用户终端的信息，如：虚拟传感节点注册消息、查询结果信息等等。当第二接收装置201接收到虚拟传感节点注册消息时，它将该消息交给虚拟传感节点注册装置进行处理。当第二接收装置201接收到查询结果信息时，它将该信息转交给数据处理装置209做进一步处理。

虚拟传感节点注册装置202负责对来自用户终端的虚拟传感节点注册请求进行处理。它对接收到的注册请求消息进行分析，提取其中的用户标识和密码等信息进行用户验证。对于验证通过的注册请求，虚拟传感节点注册装置202根据注册请求消息中对用户终端能力的描述，将该用户终端加入到虚拟传感节点注册数据库装置204的相应位置。虚拟传感节点注册装置202根据用户验证结果，生成注册请求应答消息，提交给第二发送装置203进行发送。如果用户验证成功，则注册请求应答包含注册成功信息，否则包含注册失败信息。

第二发送装置203负责向用户终端发送信息，例如：注册应答信息、查询请求信息等。

虚拟传感节点注册数据库装置204负责维护和管理虚拟传感节点注册信息，所有通过验证的用户终端将作为虚拟传感节点，其注册消息中携带的终端能力、IP地址、用户名等信息将保存在虚拟传感节点注册数据库装置204中。

第三接收装置205负责接收来自应用系统的信息，如：查询请求信息，等等。在接收到查询请求信息后，第三接收装置205将之转交给信息查询分析装置206进行进一步的处理。

信息查询分析装置206负责对来自应用系统的查询请求进行分析，根据查询内容，分析出对可能获取该信息的虚拟传感节点的能力要求的描述，并将该描述和查询请求提交信息查询处理装置207。

信息查询处理装置207负责针对具体的查询请求，建立虚拟传感子网，并在该虚拟传感子网内进行相关信息查询，收集处理查询结果。信息查询处理装置207接收到查询信息分析装置206提交的查询请求和虚拟传感节点的能力要求的描述后，根据对虚拟传感节点的能力要求的描述，在虚拟传感节点注册数据库装置204中检索符合要求的虚拟传感节点，如果检索到的符合要求的虚拟传感节点个数为0，则产生查询失败消息，通过第三发送装置208发送给应用系统。如果检索到的符合要求的虚拟传感节点个数大于或等于1，则将所有符合要求的虚拟传感节点组成针对该查询请求的虚拟传感子网，通过第二发送装置203，将查询请求发送给虚拟传感子网内的所有虚拟传感节点。数据处理装置209在上述信息查询请求发送后，等待来自相关虚拟传感节点的查询结果应答。如果在查询指定时间内，没有接收到来自虚拟传感节点的任何应答信息，则产生查询失败消息，通过第三发送装置208发送给应用系统。如果接收到1个或多个应答消息，则对这些应答消息进行分析，验证和聚合，产生最终的应答结果，并通过第三发送装置208发送给应用系统。上述查询指定时间可以是应用系统提交查询请求时所指出的，也可以是数据处理装置209所配置的时间长度。由于不同虚拟传感节点所返回的查询应答信息可能会出现重复，故数据处理装置209需要对应答信息进行分析和聚合，去除重复部分。同时，数据处理装置209也需要对查询应答信息进行检验，去除无效答案。该无效答案的定义可以通过数据处理装置209的相关配置规则来定义。

第三发送装置208负责向应用系统发送信息，如：查询结果信息等。

以下，参照装置框图10并结合图1对本发明的第七方面进行说明，其中，上文中对第一、二、三、四、五、六方面的说明在此作为参考。以图1所示应用系统为例，应用系统配置有图10所示的应用系统控制装置30。所述应用系统控制装置30包括第四接收装置301、信息查询装置302、第四发送装置303、信息处理装置304。

第四接收装置301接收来自虚拟传感网络平台的信息，如：查询结果信息等等。当第四接收装置301接收到查询结果信息时，它将该消息交给信息处理装置304进行处理。

当信息处理装置304收到来自第四接收装置301的查询结果信息后，将对查询结果进行处理，并提交给产生该查询需求的应用系统其他模块。查询处理装置302负责产生查询请求信息。当查询处理装置302收到来自应用系统其它部分的查询要求后，生成查询请求信息，并通过第四发送装置303发送给虚拟传感网络平台。

第四发送装置303负责向虚拟传感网络平台发送信息，如：查询请求信息等。

以上结合图1所示的虚拟传感网络对本发明进行了详述，应当理解，本发明对各用户终端所接入通信网络的方式不限制，对用户终端的类型和能力不限制，对查询的类别和内容也不限制，各种可能的用户终端，接入网络和查询应用均同样适用。

以上对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于特定的系统、设备和具体协议，本领域内技术人员可以在所附权利要求的范围内做出各种变形或修改。

Claims (10)

1.一种新型的传感器网络组织方法，其中，包括以下步骤：

a.将属于不同个人和组织的用户终端注册为虚拟传感节点，并利用所述虚拟传感节点组织成为虚拟传感器网络；

b.针对来自应用系统的信息查询请求，将具有相应信息提供能力的虚拟传感节点组织成为虚拟传感子网；

c.利用所述虚拟传感子网络，进行信息获取。

2.根据权利要求1所述的方法，所述步骤a包括：

a1.虚拟传感网络平台装置接收来自所述用户终端的虚拟传感节点注册请求信息；

a2.虚拟传感网络平台装置将符合系统需求并验证通过的所述用户终端注册为虚拟传感节点；同时将提取虚拟传感节点注册信息中的节点能力信息、用户信息，并结合其他用户终端信息如：IP地址信息等，记入虚拟传感节点注册数据库内；

a3.虚拟传感网络平台装置将注册成功的虚拟传感节点的信息保存入虚拟传感节点注册数据库，所述数据库内所有的节点共同构成虚拟传感网络；

a4.虚拟传感网络平台装置返回注册成功或失败的结果给所述用户终端；当用户终端验证并注册成功，成为虚拟传感节点后，返回注册成功信息给用户终端；否则返回注册失败信息给用户终端。

3.根据权利要求1所述的方法，所述步骤b包括：

针对来自应用系统的信息查询请求，将具有相应信息提供能力的虚拟传感节点组织成为虚拟传感子网；针对应用系统的不同查询请求要求，可以生成不同的虚拟传感子网，包括：

b1.应用系统发送信息查询请求到虚拟传感网络平台装置；

b2.虚拟传感网络平台装置分析接收到的查询请求，确定能够提供查询要求的信息的虚拟传感节点的能力要求；

b3.根据所述能力要求，检索虚拟传感节点注册数据库，查找所有可以满足所述能力要求的虚拟传感节点，组成虚拟传感子网。

4.根据权利要求1所述的方法，所述步骤c包括：

c1.虚拟传感网络平台装置发送信息查询请求到所述虚拟传感子网内的每个虚拟传感节点；

c2.虚拟传感网络平台装置接收来自虚拟传感节点的查询结果应答信息；

c3.虚拟传感网络平台装置对来自1到多个虚拟传感节点的查询结果应答信息进行数据聚合和处理，生成最后的查询应答信息；

c4.虚拟传感网络平台装置提供查询应答信息给提出查询请求的应用系统。

5.一种在用户终端中用于管理和实现传感节点功能的方法，其中包括以下步骤：

-发送虚拟传感节点注册信息至所述虚拟传感网络平台；

-接收来自虚拟传感网络平台的注册结果应答信息；

其中，还包括步骤：

-接收来自传感网络平台的信息查询消息；

-根据接收到的信息查询请求，生成查询结果信息；

-发送信息查询结果到所述虚拟传感网络平台；

其中，所述查询结果信息包括用户产生的任何形式应答信息，如：文本、数字、图像、视频、等等。

6.一种虚拟传感网络平台装置，其中，包括：

虚拟传感节点注册装置，用于实现虚拟传感节点的注册功能；

第二发送装置，用于发送查询命令到所述虚拟传感子网内的所有虚拟传感节点；

第二接收装置，用于接收来自虚拟传感节点的查询应答信息；

第三发送装置，用于发送传感网络获取的信息数据至所述应用系统；

第三接收装置，用于接收来自应用系统的信息查询请求；

信息查询分析装置，用于分析来自应用系统的查询请求；

信息查询处理装置，用于根据查询的分析结果和虚拟传感网络内各注册虚拟传感节点的能力组建虚拟传感子网；

数据处理装置，用于处理从虚拟传感节点获得的查询应答信息，进行数据聚合；

传感节点信息数据库装置，用于存储虚拟传感节点信息。

7.一种虚拟传感节点处理装置，其中，包括：

数据处理装置，用于产生虚拟传感网络平台信息查询所需要的应答数据和信息；

第一接收装置，用于接收来自虚拟传感网络平台的信息；

第一发送装置，用于发送注册、查询应答等信息给虚拟传感网络平台；

管理装置，用于实现节点注册、认证等相关管理功能。

8.一种基于虚拟传感网络的应用系统装置，其中，包括：

信息查询装置，用于生成面向虚拟传感网络的查询请求；

信息处理装置，用于处理虚拟传感网络平台返回的查询结果；

第四发送装置，用于发送查询信息到虚拟传感网络平台；

第四接收装置，用于接收来自虚拟传感网络平台的查询结果。

9.一种在通信网络中的用户终端，其特征在于，包括根据权利要求7所述的处理装置。

10.一种应用系统，其特征在于，包括根据权利要求8所述的系统装置。

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