專利名稱：一種無線傳感器網(wǎng)絡(luò)異構(gòu)信息融合決策系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域，具體涉及ー種無線傳感器網(wǎng)絡(luò)異構(gòu)信息融合決策系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
近年來，傳感器網(wǎng)絡(luò)得到了大規(guī)模應(yīng)用，包括環(huán)境監(jiān)測、軍事領(lǐng)域、醫(yī)療護理等等，其中研究熱點之一就是信息融合問題。由于應(yīng)用環(huán)境的復(fù)雜，在傳感器網(wǎng)絡(luò)中，通常多種類傳感器并存，要實現(xiàn)信息融合的目標首要問題是解決網(wǎng)絡(luò)中傳感器的異構(gòu)性。目前解決這一問題的常用方法有:采用中間件技術(shù)(如jini技術(shù)，COEBA技術(shù)，DCOM技術(shù)等)實現(xiàn)即插即用；使用虛擬機(VM)技術(shù)實現(xiàn)跨操作平臺；軟件編程統(tǒng)一標示資源等。但是上述這些解決方案缺少足夠可拓展性和靈活性以及足夠的容錯性。

發(fā)明內(nèi)容
1、本發(fā)明的目的。本發(fā)明的目的在于提高傳感器網(wǎng)絡(luò)的可拓展性，解決傳感器網(wǎng)絡(luò)的異構(gòu)性而提出的一種無線傳感器網(wǎng)絡(luò)異構(gòu)信息融合決策系統(tǒng)。2、本發(fā)明所采用的技術(shù)方案
ー個通用的傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)集成決策系統(tǒng)，通過深入了解各種傳感器的數(shù)據(jù)包結(jié)構(gòu)，數(shù)據(jù)格式，建立傳感器數(shù)據(jù)字典，解析多種類傳感器數(shù)據(jù)包。并采用決策級數(shù)據(jù)融合方式作為系統(tǒng)的數(shù)據(jù)融合機制，實現(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)的信息融合決策。本系統(tǒng)設(shè)計為4個層:物理層，接ロ層，服務(wù)層和應(yīng)用層。物理層包括各種類別的傳感器節(jié)點，如溫濕度傳感器、風(fēng)カ風(fēng)向傳感器、磁傳感器、紅外傳感器、擾動傳感器等，是信息感知獲得的源頭，即平臺的入口単元。本系統(tǒng)的傳感器網(wǎng)中，各傳感器節(jié)點均以Zigbee無線通信模塊為通信単元，以IEEE802.15.4 zigbee為通信協(xié)議標準與中心平臺通信。接ロ層是物理層和服務(wù)層的連接層。該層采用中間件技術(shù)屏蔽了各類傳感器數(shù)據(jù)信息的異構(gòu)特性，為類型不同的傳感器開發(fā)不同的數(shù)據(jù)包解析模塊，形成傳感器接ロ庫，為服務(wù)層實現(xiàn)提供底層支撐。服務(wù)層屏蔽了各類傳感器的異構(gòu)特性，包括傳輸?shù)臄?shù)據(jù)格式、數(shù)據(jù)量等，根據(jù)決策應(yīng)用的需要，預(yù)處理、融合各類傳感器傳送過來的信息，為應(yīng)用層提供所需的服務(wù)，是系統(tǒng)的處理單元。應(yīng)用層的任務(wù)主要來自于決策提出的需求，包括異常報警、信息顯示等等，是系統(tǒng)的出口単元。3、本發(fā)明的有益效果。本發(fā)明提出了一種無線傳感器網(wǎng)絡(luò)異構(gòu)信息融合決策系統(tǒng)，采用分層設(shè)計的思想不僅屏蔽了底層物理設(shè)備和數(shù)據(jù)的異構(gòu)性而且大大増加了系統(tǒng)的可拓展性和靈活性，另外采用決策級融合也提高了系統(tǒng)的容錯性。下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進ー步詳細描述。


圖1是本發(fā)明的系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)圖 圖2是本發(fā)明的數(shù)據(jù)包解析流程圖
具體實施例方式實施例1
如圖1所示，系統(tǒng)由4個層組成分別為:物理層、接ロ層、服務(wù)層和應(yīng)用層。圖中傳感器數(shù)據(jù)字典由若干個數(shù)據(jù)庫表組成，包括:
(1)傳感器型號關(guān)聯(lián)表:在傳感器網(wǎng)絡(luò)地址與傳感器型號之間建立映射關(guān)系，是數(shù)據(jù)包解析的入口，字段包括傳感器網(wǎng)絡(luò)地址，傳感器型號；
(2)傳感器數(shù)據(jù)融合函數(shù)表:在傳感器型號和其融合算法與接ロ函數(shù)之間建立映射關(guān)系，用于傳感器數(shù)據(jù)包的解析和數(shù)據(jù)的融合，是數(shù)據(jù)包解析和數(shù)據(jù)融合的核心，字段包括傳感器型號，接ロ函數(shù)名，融合算法等；
(3)傳感器屬性表:記錄各種型號傳感器的特征屬性，根據(jù)決策算法需要，提供必要屬性信息，字段包括傳感器類型，種類，品牌，電源，圖標等；
(4)傳感器節(jié)點屬性表:記錄傳感器節(jié)點的特征屬性，根據(jù)決策算法需要，提供必要屬性信息，字段包括節(jié)點坐標，節(jié)點類型，父級節(jié)點，聯(lián)通情況，節(jié)點等級等。物理層和接口層:
物理層的各種類別傳感器通過zigbee協(xié)議發(fā)送采集到的數(shù)據(jù)給接ロ層，接ロ按照傳感器的不同類型分別解析，數(shù)據(jù)信息解析的流程如圖2所示:
(1)根據(jù)系統(tǒng)通信協(xié)議，傳感器的網(wǎng)絡(luò)地址在同一個網(wǎng)絡(luò)中可以唯一的標識ー個傳感器節(jié)點，解析程序從該位置讀取數(shù)據(jù)；
(2)根據(jù)傳感器節(jié)點網(wǎng)絡(luò)地址，解析程序可以從數(shù)據(jù)字典涉及的相關(guān)表中查詢出該傳感器節(jié)點的傳感器型號，根據(jù)型號可以從傳感器數(shù)據(jù)融合函數(shù)表中查詢出相應(yīng)的接ロ函數(shù)名，融合算法函數(shù)名等，并可從類型屬性表中獲得傳感器屬性；
(3)解析程序從數(shù)據(jù)包的信息數(shù)據(jù)位中讀取出信息數(shù)據(jù)，并調(diào)用傳感器接ロ函數(shù)，將信息數(shù)據(jù)從ニ進制數(shù)據(jù)翻譯成可理解數(shù)據(jù)。服務(wù)層:
對于接ロ層傳過來的數(shù)據(jù)，首先信息集成模塊會根據(jù)融合決策模塊的需要組合成有效用的數(shù)據(jù)記錄，并保存到數(shù)據(jù)庫中。融合決策模塊根據(jù)決策知識庫中的決策規(guī)則和集成模塊生成的數(shù)據(jù)記錄進行挖掘處理，輸出報警信息或者分析結(jié)果。應(yīng)用層:
應(yīng)用層的任務(wù)主要來自于決策提出的需求，包括異常報警、信息顯示等等，是系統(tǒng)的出ロ單元。實施例2
下面以檢測異常溫度變化為例說明，假設(shè)在一段時間內(nèi)(2012-03-26 8:19:29至2012-03-26 8:41:07)收到的數(shù)據(jù)包如表1所示:_
權(quán)利要求
1.一種無線傳感器網(wǎng)絡(luò)異構(gòu)信息融合決策系統(tǒng)，其特征在于:分為物理層，接ロ層，服務(wù)層和應(yīng)用層；物理層包括各種類別的傳感器節(jié)點；接ロ層是物理層和服務(wù)層的連接層采用中間件技術(shù)屏蔽傳感器數(shù)據(jù)信息的異構(gòu)特性，為類型不同的傳感器開發(fā)不同的數(shù)據(jù)包解析模塊，形成傳感器接ロ庫，為服務(wù)層實現(xiàn)提供底層支撐；服務(wù)層屏蔽了各類傳感器的異構(gòu)特性，根據(jù)決策應(yīng)用的需要，預(yù)處理、融合各類傳感器傳送過來的信息，為應(yīng)用層提供所需的服務(wù)，是系統(tǒng)的處理單元；應(yīng)用層的任務(wù)主要來自于決策提出的需求，是系統(tǒng)的出ロ單元；通過傳感器的數(shù)據(jù)包結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)格式、建立傳感器數(shù)據(jù)字典，解析傳感器數(shù)據(jù)包，并采用決策級數(shù)據(jù)融合方式作為系統(tǒng)的數(shù)據(jù)融合機制，實現(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)的信息融合決策。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)異構(gòu)信息融合決策系統(tǒng)，其特征在于:所述的傳感器節(jié)點包括溫度傳感器、濕度傳感器、風(fēng)カ傳感器、風(fēng)向傳感器、磁傳感器、紅外傳感器、擾動傳感器。
3.根據(jù)權(quán) 利要求1或2所述的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)異構(gòu)信息融合決策系統(tǒng)，其特征在于:所述的傳感器節(jié)點以Zigbee無線通信模塊為通信単元，以IEEE802.15.4 zigbee為通信協(xié)議標準與中心平臺通信。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3任一所述的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)異構(gòu)信息融合決策系統(tǒng)，其特征在干:所述的服務(wù)層包括信息集成模塊、信息挖掘模塊、傳感器數(shù)據(jù)字典和決策知識庫。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)異構(gòu)信息融合決策系統(tǒng)，其特征在于:所述的應(yīng)用層包括用戶設(shè)置決策規(guī)則模塊和報警信息顯示模塊。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)異構(gòu)信息融合決策系統(tǒng)，其特征在于:所述的數(shù)據(jù)包解析模塊的處理流程如下: (1)根據(jù)系統(tǒng)通信協(xié)議，傳感器的網(wǎng)絡(luò)地址在同一個網(wǎng)絡(luò)中可以唯一的標識ー個傳感器節(jié)點，解析程序從該位置讀取數(shù)據(jù)； (2)根據(jù)傳感器節(jié)點網(wǎng)絡(luò)地址，解析程序可以從數(shù)據(jù)字典涉及的相關(guān)表中查詢出該傳感器節(jié)點的傳感器型號，根據(jù)型號可以從融合函數(shù)表中查詢出相應(yīng)的接ロ函數(shù)名，并可從類型屬性表中獲得傳感器屬性； (3)解析程序從數(shù)據(jù)包的信息數(shù)據(jù)位中讀取出信息數(shù)據(jù)，并調(diào)用傳感器接ロ函數(shù)，將信息數(shù)據(jù)從ニ進制數(shù)據(jù)翻譯成可理解數(shù)據(jù)。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)異構(gòu)信息融合決策系統(tǒng)，其特征在于:所述的信息集成模塊從接ロ層接收數(shù)據(jù)，井根據(jù)決策模塊的要求組合成有效用的數(shù)據(jù)記錄。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)異構(gòu)信息融合決策系統(tǒng)，其特征在于:所述的信息挖掘模塊根據(jù)信息集成模塊輸出的數(shù)據(jù)記錄，按照決策知識庫中的決策規(guī)則進行挖掘處理，輸出報警信息或者分析結(jié)果。
9.根據(jù)權(quán)利要求4所述的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)異構(gòu)信息融合決策系統(tǒng)，其特征在于所述的傳感器數(shù)據(jù)字典包括: (1)傳感器型號關(guān)聯(lián)表:在傳感器網(wǎng)絡(luò)地址與傳感器型號之間建立映射關(guān)系，是數(shù)據(jù)包解析的入口，字段包括傳感器網(wǎng)絡(luò)地址，傳感器型號； (2)傳感器數(shù)據(jù)融合函數(shù)表:在傳感器型號和其融合算法與接ロ函數(shù)之間建立映射關(guān)系，用于傳感器數(shù)據(jù)包的解析和數(shù)據(jù)的融合，是數(shù)據(jù)包解析和數(shù)據(jù)融合的核心，字段包括傳感器型號，接ロ函數(shù)名，融合算法；(3)傳感器屬性表:記錄傳感器的特征屬性，根據(jù)決策算法提供屬性信息，字段包括傳感器類型，種類，品牌，電源，圖標； (4)傳感器節(jié)點屬性表:記錄傳感器節(jié)點的特征屬性，根據(jù)決策算法提供屬性信息，字段包括節(jié)點坐標，節(jié)點類型 ，父級節(jié)點，節(jié)點等級。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種無線傳感器網(wǎng)絡(luò)異構(gòu)信息融合決策系統(tǒng)。該系統(tǒng)分為物理層，接口層，服務(wù)層和應(yīng)用層；通過傳感器的數(shù)據(jù)包結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)格式、建立傳感器數(shù)據(jù)字典，解析傳感器數(shù)據(jù)包，并采用決策級數(shù)據(jù)融合方式作為系統(tǒng)的數(shù)據(jù)融合機制，實現(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)的信息融合決策。本發(fā)明采用分層設(shè)計的思想不僅屏蔽了底層物理設(shè)備和數(shù)據(jù)的異構(gòu)性而且大大增加了系統(tǒng)的可拓展性和靈活性，另外采用決策級融合也提高了系統(tǒng)的容錯性。
文檔編號H04W84/18GK103095854SQ20131006152
公開日2013年5月8日 申請日期2013年2月27日 優(yōu)先權(quán)日2013年2月27日
發(fā)明者李千目, 茅海雁, 戚湧, 侯君 申請人:南京理工大學(xué)常熟研究院有限公司