CN105933958A - 一种基于分簇的无线传感器网络移动目标定位装置及方法 - Google Patents

一种基于分簇的无线传感器网络移动目标定位装置及方法 Download PDF

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CN105933958A CN201610239906.8A CN201610239906A CN105933958A CN 105933958 A CN105933958 A CN 105933958A CN 201610239906 A CN201610239906 A CN 201610239906A CN 105933958 A CN105933958 A CN 105933958A
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张晓彤
麻付强
徐金梧
万亚东
刘方捷
王仕达
李林林
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Abstract

本发明提供一种基于分簇的无线传感器网络移动目标定位装置及方法，能够降低装置的功耗。所述装置包括：汇聚节点、簇头节点和目标测距节点；所述簇头节点，用于判断移动目标是否进入本簇覆盖区域，若所述移动目标进入本簇覆盖区域，则启动簇内的所述目标测距节点获取所述移动目标的测距数据；若所述移动目标没进入本簇覆盖区域，则簇内的目标测距节点进入监测值守状态；所述簇头节点，还用于接收所述目标测距节点获取到的测距数据，并对所述测距数据进行融合处理，且将融合处理后的测距数据上报给所述汇聚节点；所述汇聚节点，用于根据接收到的融合处理后的所述测距数据，获取所述移动目标的位置信息。本发明适用于无线传感器网络定位技术领域。

Description

一种基于分簇的无线传感器网络移动目标定位装置及方法
技术领域
本发明涉及无线传感器网络定位技术领域，特别是指一种基于分簇的无线传感器网络移动目标定位装置及方法。
背景技术
近年来，越来越多的工业、企业开始使用无线传感器网络(Wireless SensorNetworks,WSN)测距数据，以便监控工业、企业中工作设备和环境的状态。WSN与传统的互联网不同，具有资源受限、以数据为中心、与应用相关等特点,且可以适应复杂多变的环境，有着广泛的应用前景。
WSN由很多个节点组成，这些集成有传感器、微处理器单元、通信模块、电源模块的微小节点可以通过一定方式构成一个网络，每个节点把传感器测量到的数据，通过无线网络最终发送回控制中心，进行分析并采取相应的操作。但是WSN数据测量设备通常采用电池供电，而安装条件的限制会导致更换电池非常困难，所以对数据测量设备功耗提出了更高的要求。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种基于分簇的无线传感器网络移动目标定位装置及方法，能够降低装置的功耗。
为解决上述技术问题，本发明实施例提供一种基于分簇的无线传感器网络移动目标定位装置，包括：汇聚节点、簇头节点和目标测距节点；
所述簇头节点，用于判断移动目标是否进入本簇覆盖区域，若所述移动目标进入本簇覆盖区域，则启动簇内的所述目标测距节点获取所述移动目标的测距数据；若所述移动目标没进入本簇覆盖区域，则簇内的目标测距节点进入监测值守状态；还用于接收所述目标测距节点获取到的测距数据，并对所述测距数据进行融合处理，且将融合处理后的测距数据上报给所述汇聚节点；
所述汇聚节点，用于根据接收到的融合处理后的所述测距数据，获取所述移动目标的位置信息。
进一步地，所述簇头节点，具体用于接收所述移动目标广播的RSSI值，若接收到的所述移动目标的RSSI值超过预设的阈值，则判断所述移动目标进入本簇覆盖区域，启动簇内的所述目标测距节点获取所述移动目标的测距数据；若接收到的所述移动目标的RSSI值不超过预设的阈值，则簇内的目标测距节点进入监测值守状态；
所述簇头节点，还具体用于接收所述目标测距节点获取到的测距数据，并去掉所述测距数据中原有的包头、包尾及相同的数据属性，且将所述测距数据中剩余的数据作为有效数据并重新加上包头、包尾上报给所述汇聚节点。
进一步地，所述汇聚节点，还用于预测所述移动目标下一时刻进入的簇覆盖区域，并依据预测的所述移动目标下一时刻进入的簇覆盖区域，通知相应的簇头节点启动本簇内的目标测距节点从监测值守状态切换到测距状态，对所述移动目标进行测距。
进一步地，所述装置还包括：副汇聚节点；
在无线传感器网络初始化时，获取所述汇聚节点和所述副汇聚节点，令所述副汇聚节点处于休眠状态，由所述汇聚节点发出组网指令进行全网节点组网；
所述汇聚节点，还用于定时发送保活包；
若所述簇头节点在预定时间段内收不到所述汇聚节点发送的保活包，则由所述簇头节点唤醒所述副汇聚节点作为新的汇聚节点，并将融合处理后的测距数据上报给所述新的汇聚节点；
所述新的汇聚节点，还用于定时发送保活包；
若所述簇头节点在预定时间段内收不到所述新的汇聚节点发送的保活包，则重新初始化网络。
进一步地，所述簇头节点，还用于定时发送保活包；
若所述目标测距节点在预定时间段内收不到本簇簇头节点发送的保活包，则在簇内重新选出新的簇头节点。
进一步地，所述汇聚节点和所述簇头节点之间采用星型网络连接；
所述目标测距节点和所述簇头节点之间采用星型网络连接；
所述目标测距节点采用CSMA/CA方式把获取到的测距数据发送到本簇簇头节点；
所述簇头节点采用CSMA/CA方式把融合处理后的测距数据发送到所述汇聚节点。
进一步地，各节点包括：位于保护壳内的电路板及固定在所述保护壳外壁上的无线收发天线；其中，所述电路板为六层印制电路板。
进一步地，所述电路板包括：组网模块及目标测距模块；
所述无线收发天线通过天线转接线与所述组网模块及目标测距模块进行通信连接；
所述组网模块和目标测距模块分别使用433MHz和2.4GHz的信道进行通信。
进一步地，所述装置还包括：上位机；
所述汇聚节点，还用于将获取的所述移动目标的位置信息发送至所述上位机；
所述上位机，用于显示所述移动目标的位置信息。
本发明实施例还提供一种基于分簇的无线传感器网络移动目标定位方法，包括：
判断移动目标是否进入本簇覆盖区域；
若所述移动目标进入本簇覆盖区域，则启动本簇的目标测距节点获取所述移动目标的测距数据，并由本簇的簇头节点对本簇的所述目标测距节点获取的所述测距数据进行融合处理，且由汇聚节点依据融合处理后的所述测距数据，获取所述移动目标的位置信息；
若所述移动目标没进入本簇覆盖区域，则本簇的目标测距节点进入监测值守状态。
本发明的上述技术方案的有益效果如下：
上述方案中，通过簇头节点判断移动目标是否进入本簇覆盖区域，若所述移动目标进入本簇覆盖区域，则启动簇内的所述目标测距节点获取所述移动目标的测距数据；若所述移动目标没进入本簇覆盖区域，则簇内的目标测距节点进入监测值守状态，从而能够降低目标测距节点的功耗，节省能量，且利用所述簇头节点对所述目标测距节点获取到的测距数据进行融合处理，能够提高测距数据的传输效率。
附图说明
图1为本发明实施例提供的基于分簇的无线传感器网络移动目标定位装置的结构示意图一；
图2为本发明实施例提供的基于分簇的无线传感器网络移动目标定位装置的结构示意图二；
图3为本发明实施例提供的移动目标轨迹预测示意图；
图4为本发明实施例提供的节点结构示意图；
图5为图4中组网模块与数据处理模块的详细结构示意图；
图6为图4中目标测距模块与数据处理模块的详细结构示意图；
图7为本发明实施例提供的基于分簇的无线传感器网络移动目标定位方法的流程示意图。
具体实施方式
为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。
实施例一
参看图1所示，本发明实施例提供的一种基于分簇的无线传感器网络移动目标定位装置，包括：汇聚节点、簇头节点和目标测距节点；
所述簇头节点，用于判断移动目标是否进入本簇覆盖区域，若所述移动目标进入本簇覆盖区域，则启动簇内的所述目标测距节点获取所述移动目标的测距数据；若所述移动目标没进入本簇覆盖区域，则簇内的目标测距节点进入监测值守状态；还用于接收所述目标测距节点获取到的测距数据，并对所述测距数据进行融合处理，且将融合处理后的测距数据上报给所述汇聚节点；
所述汇聚节点，用于根据接收到的融合处理后的所述测距数据，获取所述移动目标的位置信息。
本发明实施例所述的基于分簇的无线传感器网络移动目标定位装置，通过簇头节点判断移动目标是否进入本簇覆盖区域，若所述移动目标进入本簇覆盖区域，则启动簇内的所述目标测距节点获取所述移动目标的测距数据；若所述移动目标没进入本簇覆盖区域，则簇内的目标测距节点进入监测值守状态，从而能够降低目标测距节点的功耗，节省能量，且利用所述簇头节点对所述目标测距节点获取到的测距数据进行融合处理，能够提高测距数据的传输效率。
本发明实施例中，各节点是静态的，各节点的位置已知的，所述目标测距节点均可以检测周围环境中的移动目标，所述移动目标带有2.4GHz的射频模块。
在前述基于分簇的无线传感器网络移动目标定位装置的具体实施方式中，进一步地，所述簇头节点，具体用于接收所述移动目标广播的RSSI值，若接收到的所述移动目标的RSSI值超过预设的阈值，则判断所述移动目标进入本簇覆盖区域，启动簇内的所述目标测距节点获取所述移动目标的测距数据；若接收到的所述移动目标的RSSI值不超过预设的阈值，则簇内的目标测距节点进入监测值守状态。
本发明实施例中，所述移动目标定期发送广播信号，簇头节点接收到所述移动目标发送的信号后，根据接收到接收信号强度指示(RSSI，Received SignalStrength Indication)值来判断所述移动目标是否进入自己的簇覆盖区域；具体的，若接收到的所述移动目标的RSSI值超过预设的阈值，则判断所述移动目标进入自己的簇覆盖区域，启动簇内的目标测距节点获取所述移动目标的测距数据；否则，簇内的目标测距节点进入监测值守状态，从而节省能量，提高网络的生存周期。
本发明实施例中，所述簇头节点收到的测距数据有一定的重合性，簇头节点需对接收到的测距数据进行融合处理，能够提高测距数据的传输效率。所述簇头节点对接收到的测距数据进行融合处理包括：去掉所述测距数据中原有的包头、包尾及相同的数据属性，且将所述测距数据中剩余的数据作为有效数据并重新加上包头、包尾上报给所述汇聚节点。
本发明实施例中，所述汇聚节点根据接收到的融合处理后的测距数据，可以利用基于RSSI的极大似然估计定位算法把测距数据转化为移动目标的位置信息，并将该位置信息保存在外扩存储器(FLASH)中，其中，所述外扩存储器FLASH，用于存储移动目标的移动轨迹。
在前述基于分簇的无线传感器网络移动目标定位装置的具体实施方式中，进一步地，如图2所示，所述装置还包括：上位机；
所述汇聚节点，还用于将获取的所述移动目标的位置信息发送至所述上位机；
所述上位机，用于显示所述移动目标的位置信息。
在前述基于分簇的无线传感器网络移动目标定位装置的具体实施方式中，进一步地，所述汇聚节点，还用于预测所述移动目标下一时刻进入的簇覆盖区域，并依据预测的所述移动目标下一时刻进入的簇覆盖区域，通知相应的簇头节点启动本簇内的目标测距节点从监测值守状态切换到测距状态，对所述移动目标进行测距。
本发明实施例中，如图3所示，由所述汇聚节点根据接收到的融合处理后的测距数据，获取所述移动目标的位置信息后，还可以通过卡尔曼滤波轨迹跟踪算法预测所述移动目标下一时刻进入的簇覆盖区域，通知相应的簇头节点启动移动目标下一时刻进入的簇覆盖区域的目标测距节点从监测值守状态切换到测距状态，对所述移动目标进行测距，从而保证移动目标的实时在线监测的同时能降低系统的功耗。
在前述基于分簇的无线传感器网络移动目标定位装置的具体实施方式中，进一步地，所述装置还包括：副汇聚节点；
在无线传感器网络初始化时，获取所述汇聚节点和所述副汇聚节点，令所述副汇聚节点处于休眠状态，由所述汇聚节点发出组网指令进行全网节点组网；
所述汇聚节点，还用于定时发送保活包；
若所述簇头节点在预定时间段内收不到所述汇聚节点发送的保活包，则由所述簇头节点唤醒所述副汇聚节点作为新的汇聚节点，并将融合处理后的测距数据上报给所述新的汇聚节点；
所述新的汇聚节点，还用于定时发送保活包；
若所述簇头节点在预定时间段内收不到所述新的汇聚节点发送的保活包，则重新初始化网络。
本发明实施例中，如图2所示，所述装置还包括：副汇聚节点；在网络(无线传感器网络)初始化时，首先利用随机算法选出一个汇聚节点和一个副汇聚节点，令副汇聚节点处于休眠状态。可以通过节点的程序倒计时功能，倒计时时间到时，由汇聚节点发送广播(ADV)指令，保持全网同步，并发出组网指令。全网同步后，网络节点通过低功耗自适应分簇(Low Energy AdaptiveClustering Hierarchy，LEACH)算法，选出若干个簇头节点。簇头节点可以采用载波侦听多路访问/冲突避免(Carrier Sense Multiple Access with CollisionAvoidance，CSMA/CA)方式广播簇头信息，告知其他节点自己当选了簇头，其余节点(所述其余节点为网络中出汇聚节点和簇头节点以外的节点)根据接收簇头节点广播的RSSI值，并加入附近的RSSI值最强的簇头，成为目标测距节点，完成组网。
本发明实施例中，所述汇聚节点主要负责与簇头节点通信，主要功能包括：定时发送广播(ADV)指令，保持全网同步；定时发送保活包，告知其他节点，该汇聚节点自身处于存活状态；接收经簇头节点融合处理后的测距数据并发送确认包(ACK)；依据接收到的多个测距数据获取移动目标的位置信息，并将所述位置信息发送到上位机，实时显示移动目标的位置；且根据移动目标的运动情况预测移动目标下一时刻进入的簇覆盖区域。
本发明实施例中，所述簇头节点主要负责管理簇内的目标测距节点，主要功能包括：广播簇头信息；定时发送保活包，告知其他节点，该簇头节点存活；接收簇内的目标测距节点获取的测距数据并发送ACK；对接收到的测距数据进行融合处理；将融合处理后的测距数据上传给汇聚节点；并实时监测移动目标的RSSI值，若监测到所述移动目标的RSSI值超过预设的阈值，则将簇内的目标测距节点切换到测距状态。
本发明实施例中，当汇聚节点因电量耗尽或故障等因素失效时，所述簇头节点在预设时间段内收不到所述汇聚节点的保活包，则由所述簇头节点唤醒所述副汇聚节点作为新的汇聚节点，并把融合处理后的测距数据发给所述副汇聚节点。这样避免汇聚节点消耗过大而频繁地重建网络，从而有效减小自组网功耗。
本发明实施例中，当新的汇聚节点因电量耗尽或故障等因素失效时，需重启组网功能，重新选取合适的汇聚节点和副汇聚节点，并重新分簇，这时各节点的角色也会发生相应的变化。
在前述基于分簇的无线传感器网络移动目标定位装置的具体实施方式中，进一步地，所述簇头节点，还用于定时发送保活包；
若所述目标测距节点在预定时间段内收不到本簇簇头节点发送的保活包，则在簇内重新选出新的簇头节点。
本发明实施例中，所述目标测距节点主要负责测距数据的获取及发送，主要功能包括：通过簇头节点广播的RSSI值，可以通过CSMA/CA方式加入相应的簇；获取移动目标的测距数据并向簇头节点发送；接收簇头节点的管理信息，例如，状态切换信息，具体的，由监测值守状态切换到测距状态，或，由测距状态切换到监测值守状态。
本发明实施例中，由于簇头节点需要融合簇内的目标测距节点获取到的数据信息并发给汇聚节点，能量消耗较快，若是在预定的时间段内，目标测距节点收不到本簇的簇头节点的保活包时，可以采用簇内轮替方法在本簇内重新选取新的簇头节点，从而减小因簇头节点的死亡和重新组网分簇的开销。
在前述基于分簇的无线传感器网络移动目标定位装置的具体实施方式中，进一步地，所述汇聚节点和所述簇头节点之间采用星型网络连接；
所述目标测距节点和所述簇头节点之间采用星型网络连接；
所述目标测距节点采用CSMA/CA方式把获取到的测距数据发送到本簇簇头节点，从而保证数据传输的实时性；
所述簇头节点采用CSMA/CA方式把融合处理后的测距数据发送到所述汇聚节点。
本发明实施例中，目标测距节点发完测距数据等待簇头节点的ACK，若收不到ACK则重发测距数据，重发机会共2次。簇头节点发完数据等待汇聚节点的ACK，若收不到ACK则重发融合数据，重发机会共3次。
在前述基于分簇的无线传感器网络移动目标定位装置的具体实施方式中，进一步地，各节点包括：位于保护壳内的电路板及固定在所述保护壳外壁上的无线收发天线；其中，所述电路板为六层印制电路板。
本发明实施例中，各节点采用同样的硬件设计，从而可以使每个节点都有能力实现所有节点的功能，这使节点角色的转换更加灵活。各节点包括：位于保护壳内的电路板及固定在所述保护壳外壁上的无线收发天线；其中，所述电路板为六层印制电路板，能够充分保证电路信号的完整性，从而解决部分电路的阻抗匹配问题。
在前述基于分簇的无线传感器网络移动目标定位装置的具体实施方式中，进一步地，所述电路板包括：组网模块及目标测距模块；
所述无线收发天线通过天线转接线与所述组网模块及目标测距模块进行通信连接，2.4GHz的能够减少某些金属保护壳对无线射频信号的阻挡和干扰，增大信号的强度，使无线传感网络更佳高效稳定。
本发明实施例中，所述组网模块和目标测距模块分别使用433MHz和2.4GHz不同的信道进行通信，采用两种不同的信道，可以防止组网射频信号对测距数据的干扰。具体的，可以通过433MHz组网模块进行无线传感器网络的自组织和信息通讯，通过2.4GHz目标测距模块进行移动目标位置信息的检测和收集。
本发明实施例中，所述电路板还包括：数据处理模块和供电模块；如图4所示，所述目标测距模块通过uart串口与组网模块连接，数据处理模块分别通过SPI1和SPI2跟组网模块的射频处理器和目标测距模块相连，通过相互连接的接口实现模块之间的数据交换；所述供电模块可以是高容量可更换锂亚硫电池，负责给所述目标测距模块、组网模块、数据处理模块供电，从而让各节点工作的更持久。
如图5所示，所述数据处理模块可以采用STM32F429芯片，它具有较高的处理频率和内存。所述组网模块包括：射频芯片SX1278和射频处理器STM32F103，其中，SX1278配置为433MHz通信频段。STM32F103与SX1278之间通过SPI2(103)接口相连，当节点要向外发送数据包时，射频处理器STM32F103将数据包发送到射频芯片SX1278上，由射频芯片SX1278将数据包发出；当节点的射频芯片接收到数据包时，通过SPI2(103)接口传送到射频处理器STM32F103中，由射频处理器STM32F103进行分析和处理。射频处理器STM32F103与数据处理芯片STM32F429通过SPI1(103)相连。STM32F429对目标测距模块获取的测距数据进行处理得到移动目标的位置信息，并通过SPI1(429)发送给射频处理器STM32F103，进而将位置信息发送给本簇的簇头节点。簇头节点上传给汇聚节点，汇聚节点传给上位机，最后在上位机上显示移动目标的位置信息。
如图6所示，所述目标测距模块可以是Nanotron测距模块，工作在2.4GHz频段，能够灵活地提供31.25Kbps到2Mbps范围的数据传输率，自身带有RSSI的功能。数据处理芯片STM32F429与所述目标测距模块之间通过SPI2(429)相连，所述目标测距模块通过SPI接口将获取的测距数据发送给数据处理芯片STM32F429，再由STM32F429得到移动目标的位置，预测移动目标下一时刻的位置，并将得到的移动目标的位置信息通过SPI1(429)发给组网模块。
本发明实施例提供的基于分簇的无线传感器网络移动目标定位装置的工作流程可以包括：
S1：在网络初始化时，利用随机算法获取一个汇集节点和一个副汇聚节点，并令所述副汇聚节点处于休眠状态。
S2：汇聚节点发送ADV指令，保持全网同步；定时发送保活包，告知其他节点，该汇聚节点自身处于存活状态。
S3：全网同步后，利用LEACH算法选出簇头节点。
S4：簇头节点用CSMA/CA方式广播簇头信息，告知其他节点自己当选了簇头；定时发送保活包，告知其他节点，该簇头节点自身处于存活状态。
S5：其余节点用CSMA/CA方式在预定时间内申请加入附近的RSSI信号最强的簇头，等待簇头的ACK，如果预定时间内收不到簇头的ACK，则重新发送申请加入簇的信息。
S6：簇头节点回复ACK，确认节点申请加入该簇成功，节点成为目标测距节点，可以对移动目标进行测距。
S7：目标测距节点采用CSMA/CA方式获取测距数据并向簇头节点发送，等待簇头节点回复ACK，如果预定时间内收不到簇头节点的ACK，则重新发送测距数据，重发次数共2次。
S8：目标测距节点若在预设的时间段内收不到簇头节点的保活包，则在簇内重新选举新的簇头节点；新的簇头通知本簇内的目标测距节点自己的信息；这个过程不影响其他簇的正常工作。
S9：簇头节点接收簇内的目标测距节点的测距数据并发送ACK。
S10：簇头节点对接收到的测距数据进行融合处理。
S11：簇头节点采用CSMA/CA方式将融合处理后的测距数据发送到汇聚节点，等待汇聚节点的ACK，如果预定时间内收不到汇聚节点的ACK，则重新发送融合数据，重发次数共3次。
S12：汇聚节点收集簇头的数据并发送ACK。
S13：簇头节点若在预定的时间段内收不到汇聚节点的保活包，则广播信息确认汇聚节点死亡并唤醒副汇聚节点，把数据发给副汇聚节点。
S14：副汇集节点收到唤醒信号后成为新的汇聚节点，广播信息告诉簇头节点新汇聚节点的信息。
S15：当副汇聚节点因电量耗尽或故障等因素失效时，网络重新初始化，转到S1。
S16：汇聚节点通过卡尔曼滤波算法对多个测距数据进行优化处理，剔除误差较大的异常数据。
S17：汇聚节点根据收到的测距数据通过基于RSSI的极大似然估计定位算法把测距数据转化为移动目标位置，并将其保存在外扩存储器FLASH(用以存储移动目标的移动轨迹)中。
S18：汇聚节点通过卡尔曼滤波轨迹跟踪算法预测移动目标下一时刻进入的簇覆盖区域，通知相应簇头节点启动移动目标下一时刻进入的簇覆盖区域的目标测距节点进行测距。
S19：汇聚节点将得到的移动目标位置信息发送到上位机，实时显示移动目标位置。
实施例二
本发明还提供一种基于分簇的无线传感器网络移动目标定位方法的具体实施方式，由于本发明提供的基于分簇的无线传感器网络移动目标定位方法与前述基于分簇的无线传感器网络移动目标定位装置的具体实施方式相对应，该基于分簇的无线传感器网络移动目标定位方法可以通过执行上述方法具体实施方式中的流程步骤来实现本发明的目的，因此上述基于分簇的无线传感器网络移动目标定位装置具体实施方式中的解释说明，也适用于本发明提供的基于分簇的无线传感器网络移动目标定位方法的具体实施方式，在本发明以下的具体实施方式中将不再赘述。
如图7所示，本发明实施例还提供一种基于分簇的无线传感器网络移动目标定位方法，包括：
步骤101：判断移动目标是否进入本簇覆盖区域；
步骤102：若所述移动目标进入本簇覆盖区域，则启动本簇的目标测距节点获取所述移动目标的测距数据，并由本簇的簇头节点对本簇的所述目标测距节点获取的所述测距数据进行融合处理，且由汇聚节点依据融合处理后的所述测距数据，获取所述移动目标的位置信息；
步骤103：若所述移动目标没进入本簇覆盖区域，则本簇的目标测距节点进入监测值守状态。
本发明实施例所述的基于分簇的无线传感器网络移动目标定位方法，通过簇头节点判断移动目标是否进入本簇覆盖区域，若所述移动目标进入本簇覆盖区域，则启动簇内的所述目标测距节点获取所述移动目标的测距数据；若所述移动目标没进入本簇覆盖区域，则簇内的目标测距节点进入监测值守状态，从而能够降低目标测距节点的功耗，节省能量，且利用所述簇头节点对所述目标测距节点获取到的测距数据进行融合处理，能够提高测距数据的传输效率。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种基于分簇的无线传感器网络移动目标定位装置，其特征在于，包括：汇聚节点、簇头节点和目标测距节点；
所述簇头节点，用于判断移动目标是否进入本簇覆盖区域，若所述移动目标进入本簇覆盖区域，则启动簇内的所述目标测距节点获取所述移动目标的测距数据；若所述移动目标没进入本簇覆盖区域，则簇内的目标测距节点进入监测值守状态；还用于接收所述目标测距节点获取到的测距数据，并对所述测距数据进行融合处理，且将融合处理后的测距数据上报给所述汇聚节点；
所述汇聚节点，用于根据接收到的融合处理后的所述测距数据，获取所述移动目标的位置信息。
2.根据权利要求1所述的基于分簇的无线传感器网络移动目标定位装置，其特征在于，所述簇头节点，具体用于接收所述移动目标广播的RSSI值，若接收到的所述移动目标的RSSI值超过预设的阈值，则判断所述移动目标进入本簇覆盖区域，启动簇内的所述目标测距节点获取所述移动目标的测距数据；若接收到的所述移动目标的RSSI值不超过预设的阈值，则簇内的目标测距节点进入监测值守状态；
所述簇头节点，还具体用于接收所述目标测距节点获取到的测距数据，并去掉所述测距数据中原有的包头、包尾及相同的数据属性，且将所述测距数据中剩余的数据作为有效数据并重新加上包头、包尾上报给所述汇聚节点。
3.根据权利要求1所述的基于分簇的无线传感器网络移动目标定位装置，其特征在于，所述汇聚节点，还用于预测所述移动目标下一时刻进入的簇覆盖区域，并依据预测的所述移动目标下一时刻进入的簇覆盖区域，通知相应的簇头节点启动本簇内的目标测距节点从监测值守状态切换到测距状态，对所述移动目标进行测距。
4.根据权利要求1所述的基于分簇的无线传感器网络移动目标定位装置，其特征在于，所述装置还包括：副汇聚节点；
在无线传感器网络初始化时，获取所述汇聚节点和所述副汇聚节点，令所述副汇聚节点处于休眠状态，由所述汇聚节点发出组网指令进行全网节点组网；
所述汇聚节点，还用于定时发送保活包；
若所述簇头节点在预定时间段内收不到所述汇聚节点发送的保活包，则由所述簇头节点唤醒所述副汇聚节点作为新的汇聚节点，并将融合处理后的测距数据上报给所述新的汇聚节点；
所述新的汇聚节点，还用于定时发送保活包；
若所述簇头节点在预定时间段内收不到所述新的汇聚节点发送的保活包，则重新初始化网络。
5.根据权利要求1所述的基于分簇的无线传感器网络移动目标定位装置，其特征在于，所述簇头节点，还用于定时发送保活包；
若所述目标测距节点在预定时间段内收不到本簇簇头节点发送的保活包，则在簇内重新选出新的簇头节点。
6.根据权利要求1所述的基于分簇的无线传感器网络移动目标定位装置，其特征在于，所述汇聚节点和所述簇头节点之间采用星型网络连接；
所述目标测距节点和所述簇头节点之间采用星型网络连接；
所述目标测距节点采用CSMA/CA方式把获取到的测距数据发送到本簇簇头节点；
所述簇头节点采用CSMA/CA方式把融合处理后的测距数据发送到所述汇聚节点。
7.根据权利要求1所述的基于分簇的无线传感器网络移动目标定位装置，其特征在于，各节点包括：位于保护壳内的电路板及固定在所述保护壳外壁上的无线收发天线；其中，所述电路板为六层印制电路板。
8.根据权利要求7所述的基于分簇的无线传感器网络移动目标定位装置，其特征在于，所述电路板包括：组网模块及目标测距模块；
所述无线收发天线通过天线转接线与所述组网模块及目标测距模块进行通信连接；
所述组网模块和目标测距模块分别使用433MHz和2.4GHz的信道进行通信。
9.根据权利要求1所述的基于分簇的无线传感器网络移动目标定位装置，其特征在于，所述装置还包括：上位机；
所述汇聚节点，还用于将获取的所述移动目标的位置信息发送至所述上位机；
所述上位机，用于显示所述移动目标的位置信息。
10.一种基于分簇的无线传感器网络移动目标定位方法，其特征在于，包括：
判断移动目标是否进入本簇覆盖区域；
若所述移动目标进入本簇覆盖区域，则启动本簇的目标测距节点获取所述移动目标的测距数据，并由本簇的簇头节点对本簇的所述目标测距节点获取的所述测距数据进行融合处理，且由汇聚节点依据融合处理后的所述测距数据，获取所述移动目标的位置信息；
若所述移动目标没进入本簇覆盖区域，则本簇的目标测距节点进入监测值守状态。
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