CN104735820B - 基于传感器自组织算法的实地检验系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及的是一种用于在实际应用场景中评估和选择传感器自组织算法的实验设备，能够在复杂场景中，实地检验最适宜的传感器自组织算法，选择最佳自组织方案。包括可移动小车和中央控制台，可移动小车上具有无线通讯网络设备、陀螺仪传感器、WIFI模块以及可运行自组织算法的嵌入式系统；中央控制台是具有显示设备的嵌入式网关。本发明在复杂环境中，本发明能够高效检验多种自组织算法，为实际环境优选最佳算法，提供最佳的传感器自组织方案，弥补了传统模拟方法的不足，在物联网技术推广中有着广泛的应用前景。

Description

基于传感器自组织算法的实地检验系统
技术领域
本发明涉及的是一种用于在实际应用场景中评估和选择传感器自组织算法的实验设备，能够在复杂场景中，实地检验最适宜的传感器自组织算法，选择最佳自组织方案。
背景技术
随着物联网技术的推广，自组织传感器网络的应用也逐渐普及，许多复杂环境需要实现传感器网络的自组织，但实际应用时往往难以判断哪种算法最适合当下环境，因此无法选择传感器的最佳组织方式。目前，针对传感器的自组织算法研究，往往停留在纯理论层面，只能实现简单几何图形内的传感器自组织算法模拟。然而实际环境的几何形状比较复杂，环境中的各种建筑和物品对信号衰竭的影响也难以建模，因此理论仿真结果不能代替实地验证。
发明内容
本发明的目的是针对上述不足之处提供一种基于传感器自组织算法的实地检验系统，该系统可在各种复杂环境中进行实地实验，通过对网络自组织的结果进行分析，选择出最适合当下环境的自组织算法，提升自组织网络的效率和健壮性。
基于传感器自组织算法的实地检验系统是采取以下技术方案实现的：
基于传感器自组织算法的实地检验系统包括可移动小车和中央控制台，可移动小车上具有无线通讯网络设备、陀螺仪传感器、WIFI模块以及可运行自组织算法的嵌入式系统；中央控制台是具有显示设备的嵌入式网关；可移动小车通过无线通讯网络设备与周围其他可移动小车进行通信，根据自组织算法实现各个可移动小车在实地环境中的合理分布，并通过WIFI模块向中央控制台传送可移动小车上的陀螺仪传感器测得的可移动小车自身位置信息；中央控制台配置可移动小车的自组织算法，开启可移动小车的自组织过程，实时跟踪并记录可移动小车的位置信息，并在显示设备上显示小车的自组织结果，通过比较不同算法的自组织结果，得到适合特定环境下的最优算法。
所述无线通讯设备为ZIGBEE或wireless HART设备。
本发明基于传感器自组织算法的实地检验系统的自组织实现方法包括如下步骤：
（1）将可移动小车分布在实际待检测环境；
（2）中央控制台通过WIFI模块设置可移动小车的自组织算法；
（3）中央控制台通过WIFI模块发送指令给可移动小车，使可移动小车开启自组织过程；
（4）中央控制台实时跟踪可移动小车轨迹，自组织完成后，记录自组织结果；
（5）中央控制台命令部分可移动小车关闭，模拟节点故障，此时陀螺仪传感器再次自组织，通过该过程考察系统的容错性和健壮性；
（6）中央控制台配置可移动小车，使其选择另一种自组织算法，重复上述（2）-（5）过程，如果所有的自组织算法验证完毕，则转入步骤（7）；
（7）实验完毕后，中央控制台比较集中算法的自组织结果和健壮性，得出该环境下的最优算法。
本发明的有益效果是：在复杂环境中，本发明能够高效检验多种自组织算法，为实际环境优选最佳算法，提供最佳的传感器自组织方案，弥补了传统模拟方法的不足，在物联网技术推广中有着广泛的应用前景。
附图说明
图1是本发明中的可移动小车分布在某个待检测环境内的示意图。
图2是本发明的中央控制台通过wifi命令小车根据自组织算法启动自组织过程的状态示意图1。
图3是本发明的中央控制台通过wifi命令小车根据自组织算法启动自组织过程的状态示意图2。
图中1、可移动小车，2、中央控制台。
具体实施方式
参照附图1~3，本发明基于传感器自组织算法的实地检验系统包括可移动小车1和中央控制台2，可移动小车1上具有无线通讯网络设备、陀螺仪传感器、WIFI模块以及可运行自组织算法的嵌入式系统；中央控制台是具有显示设备的嵌入式网关；可移动小车1通过无线通讯网络设备与周围其他可移动小车进行通信，根据自组织算法实现各个可移动小车在实地环境中的合理分布，并通过WIFI模块向中央控制台2传送可移动小车上的陀螺仪传感器测得的可移动小车自身位置信息；中央控制台2配置可移动小车1的自组织算法，开启可移动小车1的自组织过程，实时跟踪并记录可移动小车1的位置信息，并在显示设备上显示小车的自组织结果，通过比较不同算法的自组织结果，得到适合特定环境下的最优算法。
所述无线通讯设备为ZIGBEE或wireless HART设备。
本发明基于传感器自组织算法的实地检验系统的自组织实现方法包括如下步骤：
（1）将可移动小车1分布在实际待检测环境；
（2）中央控制台2通过WIFI模块设置可移动小车1的自组织算法；
（3）中央控制台2通过WIFI模块发送指令给可移动小车1，使可移动小车1开启自组织过程；
（4）中央控制台2实时跟踪可移动小车1轨迹，自组织完成后，记录自组织结果；
（5）中央控制台2命令部分可移动小车1关闭，模拟节点故障，此时陀螺仪传感器再次自组织，通过该过程考察系统的容错性和健壮性；
（6）中央控制台2配置可移动小车1，使其选择另一种自组织算法，重复上述（2）-（5）过程，如果所有的自组织算法验证完毕，则转入步骤（7）；
（7）实验完毕后，中央控制台2比较集中算法的自组织结果和健壮性，得出该环境下的最优算法。
图1所示是一个待检测建筑平面图，非规则几何形状，内部可能包含许多障碍物。
初始情况下，将各个可移动小车布置在建筑物内，实现传感器的均匀分布，从而监控建筑物内的状态。对于无线传感器网络以及自组织覆盖的基本问题，国内外专家、学者已经做了大量的研究工作。但是他们的研究基本上是理论性的，或者只建立了粗略的验证模型，不能根据场地实地来选择自组织算法。
图2~图3简略的示意了本发明的工作过程。
（1），将可移动小车分布在实际建筑中。
（2），中央控制台通过wifi命令小车根据自组织算法1启动自组织过程。
（3），网络自组织完成后，小车通过wifi，通知中央控制台它的物理位置，中央控制台软件将各小车位置绘制成一张分布图。
（4），中央控制台命令小车选择另一种自组织算法（自组织算法2），重复第二步和第三步，直到所有的自组织算法验证完毕。
（5），中央控制台软件比较各种自组织算法下的小车物理位置分布图，选择最适合该建筑的自组织算法。

Claims (1)

1.一种基于传感器自组织算法的实地检验系统，其特征在于：包括可移动小车和中央控制台，可移动小车上具有无线通讯网络设备、陀螺仪传感器、WIFI模块以及可运行自组织算法的嵌入式系统；中央控制台是具有显示设备的嵌入式网关；可移动小车通过无线通讯网络设备与周围其他可移动小车进行通信，根据自组织算法实现各个可移动小车在实地环境中的合理分布，并通过WIFI模块向中央控制台传送可移动小车上的陀螺仪传感器测得的可移动小车自身位置信息；中央控制台配置可移动小车的自组织算法，开启可移动小车的自组织过程，实时跟踪并记录可移动小车的位置信息，并在显示设备上显示小车的自组织结果；
中央控制台通过比较不同算法的自组织结果，得到适合特定环境下的最优算法；
所述无线通讯设备为ZIGBEE或wireless HART设备；
所述的基于传感器自组织算法的实地检验系统的自组织实现方法，包括如下步骤：
（1）将可移动小车分布在实际待检测环境；
（2）中央控制台通过WIFI模块设置可移动小车的自组织算法；
（3）中央控制台通过WIFI模块发送指令给可移动小车，使可移动小车开启自组织过程；
（4）中央控制台实时跟踪可移动小车轨迹，自组织完成后，记录自组织结果；
（5）中央控制台命令部分可移动小车关闭，模拟节点故障，此时陀螺仪传感器再次自组织，通过该过程考察系统的容错性和健壮性；
（6）中央控制台配置可移动小车，使其选择另一种自组织算法，重复上述（2）-（5）过程，如果所有的自组织算法验证完毕，则转入步骤（7）；
（7）实验完毕后，中央控制台比较集中算法的自组织结果和健壮性，得出该环境下的最优算法。
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