[发明专利]一种基于道路的入侵目标检测方法及系统

说明书

技术领域

本发明涉及无线传感器网络，尤其涉及一种基于道路的入侵目标检测方法及系统。

背景技术

以往的目标检测算法一般只专注于检测区域内随意移动的目标，也即开放二维空间的检测覆盖问题。基于道路的入侵目标检测问题区别于一般的目标检测问题有两点：(1)目标总是沿着道路、以有限的速度前进；(2)特定检测范围内的道路分布情况等一般很容易获得。在制定算法时，这些前提信息合乎常理，监测者可以很容易掌握；而未利用这些信息的目标检测算法在前述道路目标检测场景中显得并不适用或效率低下。并且出于高机动性或可移植性的考虑，不能将传感器节点简单地放置于入口或移动目标目的地，而是需要一个全路网范围的部署方式。J.Jeong等人在研究基于道路的低占空比传感网定位算法的基础上，首次为此类场景提出了一种在限定路径上移动的目标检测算法—VISA（Virtual Scanning Algorithm，虚拟扫描算法）。VISA充分利用了监测者可以掌握的信息，从而实现了WSN（Wireless Sensor Network，无线传感器网络）网络生命期的极大提高。VISA算法）在长度为l的检测路段上，部署n个无线传感器节点。入侵目标从入口（以下简称E点）向保护点（以下简称P点）运动（其最大速度为v_max）；而传感器节点恰似虚拟扫描波一样沿着部署道路反向由保护点P向入口E逐个苏醒进行监测，在虚拟扫描完成后全网休眠l/v_max时间。VISA在保证必能检测到目标的情况下，比全网同时苏醒-睡眠(Duty-Cycle)方式有效地降低了节点占空比，提高了网络生命期。但是VISA若想继续提高网络生命期，仅能依靠持续增加部署的节点数目，使其应用范围受限。而在能量有限的情况下，最大限度地提高无线传感器网络的生命期是一个很受关注的热点问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种基于道路的入侵目标检测方法及系统，能够在能量有限的情况下，提高无线传感器网络的生命期。

为解决上述技术问题，本发明提出了一种基于道路的入侵目标检测方法，包括：

步骤一，在一个网络工作周期内，按照由保护点向入口的方向，依次唤醒道路上的节点；

步骤二，所述节点被唤醒后，在一个所述网络工作周期内工作一个节点周期，在一个所述节点周期内，所述节点交替进行苏醒和睡眠分别k次，k为自然数，k值预先设定，在所述苏醒期间，所述节点在其检测区域内检测是否有入侵目标，并上报检测结果，在所述睡眠期间，所述节点不执行检测；

步骤三，所述节点在自身的节点周期结束时，进入睡眠状态；

步骤四，判断所述节点是否为所述道路上的最后一个节点，若是则网络内的所有节点全部进入休眠状态，直至下一个网络工作周期开始，否则，顺次唤醒所述道路上所述节点的下一个节点，执行步骤二。

进一步地，上述基于道路的入侵目标检测方法还可具有以下特点，道路上相邻两个节点的检测区域部分重叠，在两个相邻节点的苏醒-睡眠序列切换中间增加睡眠时间T_overlap，T_overlap的最大值为O_i,i+1/v_max，其中，O_i,i+1表示相邻两个节点的重叠检测区域长度，v_max为入侵目标的最大运动速度。

进一步地，上述基于道路的入侵目标检测方法还可具有以下特点，所述节点交替进行苏醒和睡眠分别k次过程中，相邻两次苏醒之间的睡眠时间T_interval的最大值为2r/v_max，其中，r为节点的检测半径，v_max为入侵目标的最大运动速度。

进一步地，上述基于道路的入侵目标检测方法还可具有以下特点，所述节点被唤醒的方式是：通过接收到的唤醒指令触发而苏醒，或者，通过预设的定时时钟触发而苏醒。

进一步地，上述基于道路的入侵目标检测方法还可具有以下特点，所述节点在自身的节点周期结束时，在进入睡眠状态之前，向其入口方向的下一个节点发送唤醒指令，然后进入睡眠状态。

进一步地，上述基于道路的入侵目标检测方法还可具有以下特点，所述休眠状态持续的最长时间为l/v_max，v_max为入侵目标的最大运动速度。