CN102325344A - 一种采用标签传感网跟踪与定位集装箱的方法 - Google Patents

Abstract

目前集装箱物流过程中已经使用了RFID技术，但是由于RFID自身的缺陷和局限性，限制了RFID技术在集装箱物流跟踪与定位领域的应用。本发明提出了一种采用标签传感网跟踪与定位集装箱的方法，它将传感器网络同RFID网络相互融合，通过设计网关层次、硬件模块以及协议融合等，实现ZigBee网络传输各类射频标签数据。这种标签传感网扩大了原有RFID网络的传输半径，并解决了RFID无法感知物体状态以及抗干扰差等一系列问题。通过近似三角形内点测试算法，计算出集装箱的位置信息。实现了托运人或管理者可以随时通过电脑、手机了解到集装箱的相关信息如位置、安全状况、湿度和温度变化等，一旦集装箱受到损坏、运输线路变更或延迟等意外情况发生时，及时收到报警信息。

Description

一种采用标签传感网跟踪与定位集装箱的方法

技术领域

本发明涉及射频识别技术和无线传感器网络技术，通过将两者有机结合组成物联网环境下的标签传感网，并基于此实现一种集装箱物流跟踪与定位方法，属于无线传感和射频技术与现代物流管理技术的交叉领域。

背景技术

随着经济全球化的步伐进一步加快，国际贸易快速发展，集装箱运输以其高效、便捷、安全的特点成为交通运输现代化的重要形式，国际货运的90％是通过集装箱运输完成的。由于目前集装箱物流过程中集装箱自身不载有信息，集装箱的流向、流转和识别基本上还是处于人工和半人工状态。此外，利用集装箱进行偷渡、走私、偷窃及恐怖活动的行为也屡禁不止。因此，集装箱物流过程不够透明，已成为制约其再进一步发展的瓶颈。利用现代信息技术提高集装箱物流过程的透明度，使供应链上的所有参与者都能够动态跟踪和掌控集装箱的物流过程，实现集装箱物流的跟踪定位，将有利于实现供应链上的物流、信息流和资金流的有机统一，从而提高供应链的整体效率，减少物流成本，为供应链中的所有参与者带来效益。

RFID(Radio Frequency Identification，射频识别技术)是一种非接触式的自动识别技术，射频识别技术是一项利用射频信号通过空间耦合(交变磁场或电磁场)，实现无接触信息传递并通过所传递的信息达到识别目的的技术。与传统的识别方式相比，RFID可以在各种恶劣环境中使用，识别高速移动的物体，并能够同时处理多张标签。此外，RFID具有防水、防磁、耐高温、且具有一定的存储容量等优点。目前，RFID技术广泛应用于生产、物流、交通、运输、医疗等领域。而WSN(Wireless SensorNetwork，无线传感器网络)是由大量散布于监控地域的传感器节点通过自组织方式形成的网络。网络中的各个传感器节点具有数据收集和将数据路由到接收器的功能。

数字化的集装箱物流跟踪与定位需要对集装箱快速识别、快速定位和集装箱内信息智能化检测。虽然目前已普遍实现了集装箱物流信息传输网络化，但仍然存在诸多问题，主要有以下几点：一是，物流运输过程中货主、货代、船代等仅仅知道集装箱目前“在路上或在船上”，有关集装箱的状态信息和位置信息就难以获取；基于RFID技术的集装箱监控系统中，射频电子标签只能存储物体自身的一些基本信息，系统无法通过标签获得物体状态及其环境之间的变化信息；二是，用于长距离识别的有源RFID网络，在安装过程中对于RFID标签的方向位置和阅读器天线的方向都有一定要求，且现有的RFID阅读器网络一般建立在有线网络基础上，这些都使得系统灵活度受到限制；三是，在大型需要频繁移动的物体中，RFID技术存在读写距离的问题，仅通过增加发射功率，不仅提高了成本，而且当高频微波的发射频率过大时，还有可能对人体造成危害。

因此，本发明针对数字化集装箱物流跟踪与定位中存在的问题，提出了一种新型的RFSN(Radio Frequency Sensor Network，标签传感网)，该网络将RFID网络和无线传感器网络的特点融合组成一个功能更加强大，更适用于集装箱物流跟踪的无线通信网络，扩大了其应用范围。

发明内容

技术问题：本发明的目的是通过无线传感器网络中的ZigBee技术(一种无线通信技术)与RFID技术相结合，形成一种更适应集装箱物流需要的标签传感网。利用ZigBee网络传输各类射频标签数据，从而弥补RFID网络中存在的各种缺陷。同时，通过RFSN(标签传感网)确定集装箱的位置信息，实现集装箱物流中对集装箱快速识别、快速定位和集装箱内信息的实时监控。

技术方案：首先给出几个定义：

标签传感网：一种将射频识别技术和无线传感器网络相融合的新型网络，它不仅具有标识物体信息的功能，同时还能感知更多环境信息，通过RFID网络与无线传感器网络的相互补充，形成了一个功能更加强大的网络，英文全称为Radio FrequencySensor Network，简写为RFSN。

ZigBee：一种无线通信协议的名称，其功耗非常低，网络容量大，ZigBee标准在IEEE802.15.4标准基础上发展起来，其节点按功能的强弱可划分为两大类，即FFD全功能设备和RFD精简功能设备，RFD节点是ZigBee网络中数量最多的端设备，FFD节点具备控制器的功能，能够提供数据交换，是ZigBee网络中的路由器；在ZigBee网络中有一个FFD充当网络协调器，负责维护整个ZigBee网络的节点信息，同时还与其他ZigBee网络的协调器交换数据。

锚点：无线传感器网络中位置已知的节点。

方法流程

一种采用标签传感网跟踪与定位集装箱的方法，具体流程如下：

步骤1)设计基于无线通信协议ZigBee与射频识别RFID技术的标签传感网的体系结构，标签传感网中包括了三种节点：普通节点、簇头节点和汇聚节点；

步骤2)设计标签传感网的普通节点：标签传感网RFSN的普通节点由若干射频标签和一个ZigBee精简功能设备节点组成；

步骤3)射频标签的安装与配置：将运输货物的相关信息存储到相应的射频标签中，并且分配ID编号，应使用工作在超高频或者微波频段的RFID标签；

步骤4)ZigBee精简功能设备节点的安装与配置：在集装箱内安装ZigBee传感器节点，用于记录集装箱内环境状态信息，并分配与射频标签对应的ID编号，以标识货物与集装箱的对应关系；

步骤5)设计标签传感网的簇头节点：RFSN的簇头节点包括了一个RFID阅读器、一个ZigBee全功能设备；

步骤6)标签传感网的簇头节点实现数据融合的功能，该融合过程需要通过如下一些模块：ZigBee全功能设备通信模块(通过高频全向天线和ZigBee射频获取环境传感数据)、RFID阅读器通信模块(通过耦合天线和多频段收发器获得多个射频标签中的信息数据)、数据转换模块(对RFID数据帧格式进行转换和重新封装)、核心控制模块(通过设备接口在系统时钟的控制之下，经过中央主控制装置将这两种数据帧进行融合)、经过Flash存储装置和IEEE802.15.4无线通信模块(该模块包括了高频全向天线、RFSN射频以及系统时钟)，将融合后的数据通过发送给RFSN汇聚节点，如图2所示；

步骤7)标签传感网的簇头节点通过RFID阅读器读取射频标签中的信息，同时，通过ZigBee全功能设备获取ZigBee精简功能设备节点中的信息；根据两种不同格式的数据帧，保留RFID数据帧中的标签ID和帧载荷中的标签信息数据，去除其余部分的数据，再将这两部分数据封装到ZigBee数据帧的帧载荷中，得到融合后的RFSN数据帧，其延用了ZigBee数据帧的结构和帧检验方法，同时在帧载荷中包含了RFID标签信息，如图3所示；

步骤8)规划标签传感网的汇聚节点所要完成的功能：汇聚节点实现对其所在网络的区域内各节点的管理、任务调度、数据聚合、状态监控与维护等一系列功能；

步骤9)设计标签传感网网关设备，需要对汇聚节点得到的标签传感网的信息数据，进行相应的标准化协议处理和数据装换，根据不同的业务需求接入到不同的网络环境中；

步骤10)标签传感网网关的输入输出：网关将标签传感网汇聚节点的RFSN信息数据作为输入，将数据转化成换成用户可知的信息，通过无线局域网、以太网进行远距离输出，实现针对标签传感网的远程监控；

步骤11)标签传感网网关的基本架构设计，网关的基本架构由三个层面组成，自底向上分别是：硬件层、软件层和应用层，具体构成如图4所示，硬件层通过ZigBee射频收发模块接收标签传感网的数据帧，经过微处理器转换到Internet/WLAN模块，在这之上需要经过软件层的硬件设备驱动和嵌入式实时操作系统，完成从标签传感网协议栈到IP协议栈的转换；

步骤12)设计网关的协议融合：标签传感网中的簇头节点通过RFID空中接口获取射频标签的信息数据，再将这些标签中的信息与ZigBee节点采集的数据进行融合，通过IEEE802.15.4无线通信模块将融合的数据传送到标签传感网的汇聚节点，网关设备获取来自标签传感网采集的信息，并逐渐通过自下而上各协议层次的规范化数据解析，并按照网关的协议规范与标准，完成数据格式转换、数据帧封装等一系列操作，网关协议融合模型如图5所示；

步骤13)实现标签传感网中各节点的定位：首先，选定标签传感网的簇头节点，作为在定位过程中已知位置信息的锚点，在设置簇头节点的位置时需要考虑使他们分布均匀，并获得这些簇头节点的位置信息；

步骤14)收集锚点信息阶段：锚点周期性的广播自己的位置信息(直到该锚点通信范围内的未知节点均确定位置后，才停止广播)，接着那些等待确定自身位置的未知节点，收集其通信范围内所有锚点的位置信息，维护一个锚点表，选取在该未知节点通信范围内的相邻的未知节点，进行相互的锚点表的交换，并与自己的锚点表合并；

步骤15)执行近似三角形内点测试：从这些收集到的锚点组成的集合中任取三个锚点，为便于说明，假设集合中共有n个锚点，则最多组成

种选取方法，最多确定

个三角形，测试未知节点是否存在于所选择的锚点组合成的三角形内部，直到穷尽多种组合或者定位达到所需精度，如图6(a)所示；

步骤16)未知节点X与其邻居节点通过比较各自接收到的三角形三个锚点的信号强度，判断未知节点X是否存在于该三角形中，如图6(b)所示；

步骤17)计算重叠区域：统计包含未知节点的三角形，计算所有三角形的重叠区域；使用网格阵列代表标签传感网中所有节点可能存在的最大区域，每个网格都关联一个值，初始每个网格的值为0，当判断的未知节点在三角形内部时，属于三角形所在区域的网格值增加1，不属于三角形所在区域的网格值减1；如果判断的未知节点在三角形外部时，所有节点值都减1，过程如图6(c)所示，当所有三角形区域都计算完成之后，值最大的网格组成的区域记为所求的最大重叠区域，该区域是包含未知节点的多个三角形区域交集的一个多边形；

步骤18)计算未知节点位置：计算重叠区域的质心位置，作为未知节点的位置，从而最终得到标签传感网中各个节点的位置信息，如图6(d)所示；

步骤19)将上一步骤中求得的节点位置信息，同原先的RFSN数据信息相互融合，共同传输给标签传感网的簇头节点、汇聚节点，再通过网关实现针对标签传感网的远程监控和定位。

有益效果：本发明提出了一种采用标签传感网跟踪与定位集装箱的方法，该方法具有如下优点：

(1)标签传感网将ZigBee网络与射频识别技术结合，较以往基于RFID的集装箱物流系统，实现更多集装箱环境与状态的监测，增强了系统获取信息的能力，使得物流运输过程中托运人获得更多集装箱状态及其环境变化的信息。

(2)由于长距离识别的有源RFID网络，在安装过程中对于RFID标签的方向位置和阅读器天线的方向有一定要求，且现有的RFID阅读器网络一般建立在有线网络上，同时RFID技术的读写距离有限，仅通过增加发射功率，又会对人体造成伤害。因此，利用ZigBee网络更长的通信距离和抗干扰能力，延伸了RFID网络的通信距离，解决了现有的RFID阅读器安装与数据传输的一系列问题。

(3)通过近似三角形内点测试算法，实现了对于集装箱的定位，是一种测距无关的定位算法，不需要测量实际节点之间的距离，定位精确、性能稳定，对于锚点的分布要求低，适合能力有限的无线传感器网络，可以满足大多数应用等优点。

附图说明

图1是标签传感网的系统结构。

图2是标签传感网簇头节点数据融合过程图。

图3是标签传感网数据帧封装图。

图4是标签传感网网关架构层次图结构。

图5是标签传感网网关协议融合模型，显示了网关通信协议的层次结构。

图6(a)是标签传感网定位算法选取锚点三角形的示意图。

图6(b)是定位算法判断未知节点是否存在于锚点三角形中的示意图。

图6(c)是利用网格阵列确定未知节点所在三角形重叠区域的示意图。

图6(d)是计算三角形重叠区域质心作为未知节点的位置示意图。

具体实施方式

通过标签传感网络的簇头节点将射频标签中的货物信息、ZigBee节点采集的集装箱内部状态信息以及集装箱的位置信息相互融合，再通过标签传感网的汇聚节点和网关，将这些数据通过无线局域网接入到Internet中，传送至特定的网络平台，一旦集装箱内温度、湿度等变化影响货物质量或运送货物因集装箱震荡受到损坏等意外情况发生时，物流监管人员可以收到系统的报警，从而实现对集装箱的跟踪与监控。

步骤1)根据图1所示的标签传感网的体系结构图，构建整个标签传感网，需要分别配置与实现标签传感网中的三种节点：普通节点、簇头节点和汇聚节点；

步骤2)安装和配置标签传感网的普通节点：为即将运输的一批货物中的每一件安装射频标签，在集装箱内安装一个ZigBee精简功能设备节点；

步骤3)射频标签的安装与配置：将等待运输货物的相关信息(如该批货物的发货人、收货人的信息、该批货物的种类、运输环境要求参数等)存储到相应的射频标签中，同一类的货物采用同样的首位编码，每一件货物在第二位逐一按序编码(如d₁₁、d₁₂……)然后，将这些存储了货物信息以及货物ID的射频标签安装在货物上，再装上集装箱运输车中；

步骤4)ZigBee精简功能设备节点的安装与配置：运输公司根据厂家对于货物运输环境的要求在集装箱内安装ZigBee传感器节点，用于记录集装箱的位置、安全状况、湿度和温度变化等信息，该传感器节点与集装箱内的货物编号的首位相同(如集装箱编号为d₁，表示与d₁₁、d₁₂……为同一集装箱运输)，以标识货物与集装箱的对应关系；

步骤5)为实现在集装箱运输公司将集装箱及其货物运送到港口过程中的跟踪与定位，需要根据安装在货物上的射频标签类型，相应在运输道路和港口堆场上安装标签传感网的簇头节点，其中包括一个RFID阅读器、一个ZigBee全功能设备，通过这些阅读器节点周期性的发送响应信号，搜索其通信范围内存在的集装箱货物的信息；

步骤6)标签传感网的簇头节点实现数据融合的功能，该融合过程如下：在阅读器和ZigBee精简功能设备节点采集数据之后连接一个数据转换装置，其中包括了ZigBee全功能设备通信模块(负责收集多个集装箱内环境数据)、RFID阅读器通信模块(负责获取多个货物的信息数据)、数据转换模块(实现RFID数据帧格式的转换和封装)、核心控制模块(将这两类数据按照首位ID编号进行融合，即将同一集装箱的环境数据与该集装箱中货物的数据进行融合)、Flash存储装置以及IEEE802.15.4无线通信模块(发送融合后的RFSN数据信息，提供给应用层，用以监控集装箱运送货物的信息、是否存在件数缺失、集装箱内部环境参数是否安全等相关信息)，通过这种融合的过程将集装箱中货物的信息与集装箱环境状态对应起来，如图2所示；

步骤7)标签传感网的簇头节点通过RFID阅读器读取射频标签中运输货物的相关信息，同时，通过ZigBee全功能设备获取ZigBee精简功能设备节点中的信息，获得集装箱内环境的状态信息，将这两种信息融合为标签传感网的数据帧；

步骤8)根据实际应用场景以及各个簇头节点通信范围的不同，部署若干RFSN汇聚节点，将其汇聚的数据信息传输到网关中，同时，规划标签传感网的汇聚节点所要完成的功能：汇聚节点实现对其所在网络的区域内各簇头节点的管理、任务调度、数据聚合、状态监控与维护等一系列功能；

步骤9)设计标签传感网网关设备，需要对汇聚节点得到的数据信息(其中融合了集装箱货物信息和集装箱环境信息)，进行融合处理并经过相应的标准化协议处理和数据装换，根据不同的业务需求接入到不同的网络环境中；

步骤10)标签传感网网关的输入输出：网关将标签传感网汇聚节点的RFSN信息数据作为输入(该RFSN汇聚节点的RFSN信息数据，即在该汇聚节点通信范围内的所有集装箱的环境状态信息与其货物信息的融合数据)，将数据转换成用户可知的信息，通过无线局域网、以太网进行远距离输出，实现针对标签传感网的远程监控；

步骤11)标签传感网网关的基本架构设计，网关的基本架构由三个层面组成，自底向上分别是：硬件层、软件层和应用层，具体构成如图4所示，硬件层通过ZigBee射频收发模块接收标签传感网的数据帧，经过微处理器转换到Internet/WLAN模块，在这之上需要经过软件层的硬件设备驱动和嵌入式实时操作系统，完成从标签传感网协议栈到IP协议栈的转换；

步骤12)设计网关的协议融合：标签传感网中的簇头节点通过RFID空中接口获取射频标签的信息数据，再将这些标签中的信息与ZigBee节点采集的数据进行融合，通过IEEE802.15.4无线通信模块将融合的数据传送到标签传感网的汇聚节点，网关设备获取来自标签传感网采集的信息，并逐渐通过自下而上各协议层次的规范化数据解析，按照网关的协议规范与标准，完成数据格式转换、数据帧封装等一系列操作，网关协议融合模型如图5所示；

步骤13)集装箱运输公司将出口集装箱及其货物运送到港口，向海关申报放行，获得批准后再封上海关封条，拖运至堆场卸下集装箱后离开，集装箱在堆场等待调度上船，在等待的过程中，通过部署在堆场周围的标签传感网的簇头节点，定位集装箱的位置，选定标签传感网的簇头节点作为锚点(已知位置信息的节点)，而等待确定位置的集装箱内的传感器节点为未知节点，在部署簇头节点的位置时需要考虑在堆场中分布均匀，同时获得这些簇头节点的位置信息；

步骤14)各集装箱收集锚点信息：锚点周期性的广播自己的位置信息(直到该锚点通信范围内的未知节点均确定位置后，才停止广播)，接着那些等待确定自身位置的未知节点，收集其通信范围内所有锚点的位置信息，维护一个锚点表，选取在该未知节点通信范围内的相邻的未知节点，进行相互的锚点表的交换，并与自己的锚点表合并；

步骤15)执行近似三角形内点测试：从这些收集到的锚点组成的集合中任取三个锚点，为便于说明，假设集合中共有6个锚点，则最多组成

种选取方法，最多确定20个三角形，测试未知节点是否存在于所选择的锚点组合成的三角形内部，直到穷尽多种组合或者定位达到所需精度，如图6(a)所示；

步骤16)未知节点X与其邻居节点Y之间通过比较各自接收到的来自三角形△ABC三个顶点的信号强度，判断节点X是否存在于三角形△ABC中(两个节点距离越远，收到的信号强度就越弱)，经过比较发现邻居节点Y收到的三个顶点传来的信号强度都弱于X收到的信号强度，也就是说如果未知节点X沿着邻居节点Y的方向移动，会产生同时远离三角形三个顶点的效果，则可以判断节点X在三角形△ABC之外，如图6(b)所示；

步骤17)计算重叠区域：统计包含未知节点的三角形，计算所有三角形的重叠区域；使用网格阵列代表标签传感网中所有节点可能存在的最大区域，每个网格都关联一个值，初始每个网格的值为0，当判断的未知节点在三角形内部时，属于三角形所在区域的网格值增加1，不属于三角形所在区域的网格值减1；如果判断的未知节点在三角形外部时，所有节点值都减1；在本例中，总共构成20个三角形，其中8个三角形包含未知节点X，在网格中阴影重合区域被加了8次，再减去其余12次未包含节点的三角形，所以重合部分的值应为-4；其他在三角形中但未在重合区域的网格，总有一次存在于包含未知节点的三角形中，其余19次都被减1，因此其值为-18，其他未包含在任何三角形中的网格值均为-20，如图6(c)所示，当所有三角形区域都计算完成之后，值最大的网格组成的区域记为所求的最大重叠区域，该区域是包含未知节点的多个三角形区域交集；

步骤18)计算重叠区域的质心位置，作为未知节点X的最终位置，如图6(d)所示，依照本方法依次计算出标签传感网中各个节点的位置信息；

步骤19)将上一步骤中求得的节点位置信息，同之前的RFSN数据信息相互融合，共同传输给标签传感网的簇头节点和汇聚节点，再由标签传感网网关读取RFSN数据并转换成用户可知的信息，如集装箱内的温度、湿度、压力、位置、货物的信息等，根据不同的业务需求，经由无线局域网络下的无线链路接入点等，接入无线局域网络，通过各网络的基站或主控设备，将传感信息分发至各终端，以实现针对标签传感网的多网远程监控与调度。同时，处于各类型网络终端的各应用与业务实体，也可通过各自网络连接相应的标签传感网络的网关，并由此对相应的标签传感网节点开展数据查询、任务派发、业务扩展等多种功能，最终实现标签传感网与多种网络无缝的交互，实现对集装箱物流的跟踪与定位。

Claims (1)

1.一种采用标签传感网跟踪与定位集装箱的方法，其特征在于该方法具体如下：

步骤1)设计基于无线通信协议ZigBee与射频识别RFID技术的标签传感网的体系结构，标签传感网中包括了三种节点：普通节点、簇头节点和汇聚节点；

步骤2)设计标签传感网的普通节点：标签传感网RFSN的普通节点由若干射频标签和一个ZigBee精简功能设备节点组成；

步骤3)射频标签的安装与配置：将运输货物的相关信息存储到相应的射频标签中，并且分配ID编号，应使用工作在超高频或者微波频段的RFID标签；

步骤4)ZigBee精简功能设备节点的安装与配置：在集装箱内安装ZigBee传感器节点，用于记录集装箱内环境状态信息，并分配与射频标签对应的ID编号，以标识货物与集装箱的对应关系；

步骤5)设计标签传感网的簇头节点：RFSN的簇头节点包括了一个RFID阅读器、一个ZigBee全功能设备；

步骤6)标签传感网的簇头节点实现数据融合的功能，该融合过程需要通过如下模块：

ZigBee全功能设备通信模块：通过高频全向天线和ZigBee射频获取环境传感数据，

RFID阅读器通信模块：通过耦合天线和多频段收发器获得多个射频标签中的信息数据，

数据转换模块：对RFID数据帧格式进行转换和重新封装，

核心控制模块：通过设备接口在系统时钟的控制之下，经过中央主控制装置将这两种数据帧进行融合，

经过Flash存储装置和IEEE802.15.4无线通信模块：该模块包括了高频全向天线、RFSN射频以及系统时钟，

将融合后的数据通过发送给RFSN汇聚节点；

步骤7)标签传感网的簇头节点通过RFID阅读器读取射频标签中的信息，同时，通过ZigBee全功能设备获取ZigBee精简功能设备节点中的信息；根据两种不同格式的数据帧，保留RFID数据帧中的标签ID和帧载荷中的标签信息数据，去除其余部分的数据，再将这两部分数据封装到ZigBee数据帧的帧载荷中，得到融合后的RFSN数据帧，其延用了ZigBee数据帧的结构和帧检验方法，同时在帧载荷中包含了RFID标签信息；

步骤8)规划标签传感网的汇聚节点所要完成的功能：汇聚节点实现对其所在网络的区域内各节点的管理、任务调度、数据聚合、状态监控与维护一系列功能；

步骤9)设计标签传感网网关设备，需要对汇聚节点得到的标签传感网的信息数据，进行相应的标准化协议处理和数据装换，根据不同的业务需求接入到不同的网络环境中；

步骤10)标签传感网网关的输入输出：网关将标签传感网汇聚节点的RFSN信息数据作为输入，将数据转化成换成用户可知的信息，通过无线局域网、以太网进行远距离输出，实现针对标签传感网的远程监控；

步骤11)标签传感网网关的基本架构设计，网关的基本架构由三个层面组成，自底向上分别是：硬件层、软件层和应用层，硬件层通过ZigBee射频收发模块接收标签传感网的数据帧，经过微处理器转换到Internet/WLAN模块，在这之上需要经过软件层的硬件设备驱动和嵌入式实时操作系统，完成从标签传感网协议栈到IP协议栈的转换；

步骤12)设计网关的协议融合：标签传感网中的簇头节点通过RFID空中接口获取射频标签的信息数据，再将这些标签中的信息与ZigBee节点采集的数据进行融合，通过IEEE802.15.4无线通信模块将融合的数据传送到标签传感网的汇聚节点，网关设备获取来自标签传感网采集的信息，并逐渐通过自下而上各协议层次的规范化数据解析，并按照网关的协议规范与标准，完成数据格式转换、数据帧封装等一系列操作；

步骤13)实现标签传感网中各节点的定位：首先，选定标签传感网的簇头节点，作为在定位过程中已知位置信息的锚点，在设置簇头节点的位置时需要考虑使他们分布均匀，并获得这些簇头节点的位置信息；

步骤14)收集锚点信息阶段：锚点周期性的广播自己的位置信息，直到该锚点通信范围内的未知节点均确定位置后，才停止广播；接着那些等待确定自身位置的未知节点，收集其通信范围内所有锚点的位置信息，维护一个锚点表，选取在该未知节点通信范围内的相邻的未知节点，进行相互的锚点表的交换，并与自己的锚点表合并；

步骤15)执行近似三角形内点测试：从这些收集到的锚点组成的集合中任取三个锚点，设集合中共有n个锚点，则最多组成

种选取方法，最多确定

个三角形，测试未知节点是否存在于所选择的锚点组合成的三角形内部，直到穷尽多种组合或者定位达到所需精度；

步骤16)未知节点X与其邻居节点通过比较各自接收到的三角形三个锚点的信号强度，判断未知节点X是否存在于该三角形中；

步骤17)计算重叠区域：统计包含未知节点的三角形，计算所有三角形的重叠区域；使用网格阵列代表标签传感网中所有节点可能存在的最大区域，每个网格都关联一个值，初始每个网格的值为0，当判断的未知节点在三角形内部时，属于三角形所在区域的网格值增加1，不属于三角形所在区域的网格值减1；如果判断的未知节点在三角形外部时，所有节点值都减1，当所有三角形区域都计算完成之后，值最大的网格组成的区域记为所求的最大重叠区域，该区域是包含未知节点的多个三角形区域交集的一个多边形；

步骤18)计算未知节点位置：计算重叠区域的质心位置，作为未知节点的位置，从而最终得到标签传感网中各个节点的位置信息；

步骤19)将上一步骤中求得的节点位置信息，同原先的RFSN数据信息相互融合，共同传输给标签传感网的簇头节点、汇聚节点，再通过网关实现针对标签传感网的远程监控和定位。

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