基于分布式紅外傳感器網(wǎng)絡(luò)的行為識別定位問題的研究.pdf

1、1999年，飛利浦實驗室首先提出了“環(huán)境智能”的設(shè)想：到2020年，人們將生活在一個由相互連接著的、智能的、廣泛分布的、可響應的電子設(shè)備和服務(wù)組成的世界中，并以一種更自然、舒適的方式與這些電子設(shè)備相處。這些智能電子設(shè)備形成一個友好的數(shù)字化環(huán)境，它可以感受到人們的需求，預測人們的行為并對他們的存在作出響應，從而有效地提高人們的生活質(zhì)量。普適計算（所有物體均具有計算能力）和無線傳感器網(wǎng)絡(luò)（綜合了傳感器技術(shù)、嵌入式計算技術(shù)、分布式信息處理技術(shù)

2、和無線通信）的發(fā)展，將使得飛利浦能夠完全實現(xiàn)其環(huán)境智能的設(shè)想。 所開發(fā)的人體行為識別系統(tǒng)是基于飛利浦東亞實驗室與上海交通大學的一個名為“傳感器與環(huán)境智能”的合作項目，該項目主要研究無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)融合和行為識別算法。到目前位置，這套系統(tǒng)的軟硬件已經(jīng)基本建立。傳感器節(jié)點（Berkley Motes）將采集到的經(jīng)過校正的傳感器數(shù)據(jù)通過無線信號和串口發(fā)送到PC機，經(jīng)過一些預處理步驟后，提取特征，然后進行建?；蜃R別。一個

3、動作被分成幾個線索，每一個線索的識別需要一個統(tǒng)計模型。最后融合這些線索來識別出動作的類型?，F(xiàn)在這套系統(tǒng)可以識別的動作有：顧客進入休息區(qū)、坐在沙發(fā)上、去書架上取書等等。 本文首先簡要介紹了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)、特點和應用，然后詳細介紹了人體識別系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、識別算法和識別結(jié)果。本文的工作重點是室內(nèi)人體定位方法和傳感器優(yōu)化配置的研究。提出了一個有實用價值的預處理流程并設(shè)計實現(xiàn)了一系列的預處理方法。提出一種新穎的室內(nèi)人體定位的方法，該方

4、法已經(jīng)被應用到識別系統(tǒng)并且取得了較好的定位效果。最后，為了優(yōu)化傳感器節(jié)點的優(yōu)化配置，由直線掃描波前算法生成應用背景圖的Voronoi圖，并且將其應用到定位識別系統(tǒng)中。 本文的主要貢獻和創(chuàng)新體現(xiàn)在： （1）一個新穎的室內(nèi)人體定位方法。大多數(shù)傳統(tǒng)的例如GPS、TOA、TDOA的定位算法，這樣應用大多在室外空曠地區(qū)。雖然也有一些應用中使用了超聲波和無線電來進行室內(nèi)人體定位，但必須在人身上佩戴一些傳感器節(jié)點或者特殊的收發(fā)裝置，而

5、這會使得用戶感覺很不舒服。通過大量的實驗和數(shù)據(jù)分析，根據(jù)紅外傳感器較高的性價比和穩(wěn)定的性能，設(shè)計并實現(xiàn)了一種新穎的室內(nèi)人體定位方法，并通過對系統(tǒng)內(nèi)移動物體的狀態(tài)提出一些合理的假設(shè)，增加了該方法的穩(wěn)定性。與其它基于超聲波或者無線電的定位方法比較，本方法具有以下一些優(yōu)點：1）無需增加任何額外設(shè)備；2）人身上無需佩戴傳感器；3）容易布置、配置和實現(xiàn)；4）受環(huán)境干擾小。 （2）將Voronoi圖應用到“基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的人體行為識別系

6、統(tǒng)”中,通過由商店場景圖生成的Voronoi圖的來進行紅外傳感器節(jié)點的優(yōu)化配置，并且對于不同位置的節(jié)點傳出的信息設(shè)置不同的權(quán)值，便于優(yōu)化定位追蹤的算法。Voronoi圖能夠獲得幾何拓撲的平分線位置的Voronoi 線段和處于中心點位置的Voronoi點，能夠滿足獲得的不同層次的信息需要，這樣既增加了傳感器的信息的正確性也相應地減少了系統(tǒng)生成的噪聲。本文采用波前直線掃描算法生成相應的基于歐幾里德距離的Voronoi圖，并且對于其中的Vor