基於無線傳感器網絡體系下的信息融合系統性能測試床的製作方法

2023-06-20 14:16:06

'2是接收電路消耗的能量。假設第z'個單傳感器節點發送5位數據，接收"2位數據，故單傳感器節點通信能量消耗為五'=("1+C*^")X。+"12Xr2(3)假設系統共有W個節點，則節點通信總能量消耗為i=1(4)根據上述說明所述性能評估模塊即可有效估算出系統的能量消耗。所述人機接口模塊與所述性能評價模塊相連接，用於顯示系統工作狀態和評估結果。所述性能評估資料庫與所述性能評估模塊相連接，用於儲存性能評估後的結果。當所述基於無線傳感器網絡體系下的信息融合系統性能測試床被啟動後，首先由目標仿真模塊產生目標真實數據並存入到目標真實情況資料庫，目標真實情況數據經傳感信道單元將數據發送到傳感器節點單元，傳感器節點單元接收到數據後，經傳感器應用層類掛載的信息融合模塊進行檢測、識別、能量計算等信息處理後，將融合數據存入到融合信息資料庫，並通過無線信道類將數據發送到匯聚節點單元，匯聚節點單元對傳感器節點單元發出的本地融合信息進行多個傳感器節點識別結果的融合以及目標跟蹤，由匯聚節點單元輸出的融合結果存入到融合信息資料庫，仿真運行結束後，目性能評估模塊依據性能評價指標，對融合信息資料庫和目標真實資料庫中的數據進行計算，給出評價結果，並經人機接口模塊進行顯示,實現WSN體系下信息融合系統的測試。當採用本發明的基於無線傳感器網絡體系下的信息融合系統性能測試床對無線傳感器網絡體系下的三種目標分類算法進行測試，其中，三種目標分類算法分別為(1)分類算法l:基於功率譜特徵的二分類模糊分類器，傳感器節點輸出確定的目標類型；(2)分類算法2:基於小波包特徵的二分類模糊分類器，傳感器節點輸出確定的目標類型；(3)分類算法3:基於小波包特徵的二分類模糊分類器，傳感器節點輸出目標屬於每種類別的置信度，傳輸至匯聚節點，由匯聚節點經D-S證據理論法融合後給出目標類型。當採用的測試條件為傳感器採用震動傳感器，共布設有IO個傳感器節點，l個匯聚節點，傳感器節點沿兩平行線依次布設，橫向間距10m，縱向間距5m，匯聚節點位於中心位置，目標採用重型輪式車模型，在兩行傳感器間行進。對上述三種分類方法在不同噪聲方差環境下進行測試，測試結果如表1所示。其中^"^'"為從目標被檢測到到識別的時間。所述基於無線傳感器網絡體系下的信息融合系統性能測試床的測試結果如下表l:表l目標分類算法測試結果tableseeoriginaldocumentpage9由表1可知，基於無線傳感器網絡體系下的信息融合系統性能測試床為WSN環境下的信息融合算法提供高保真度的測試環境，並從信息準確度、能量耗費、實時性，以及對參數的敏感性全面、客觀地進行了評價，並以定量的方式進行反映。綜上所述，本發明的基於無線傳感器網絡體系下的信息融合系統性能測試床基於COM組件的軟體架構，採用C++語言實現，其能夠更加全面、客觀地進行無線傳感器網絡體系下信息融合系統測試和評價，將評價結果納入融合規則的選取和參數的選取，實現對現有融合算法的改進和新的融合算法的研究論證，從而豐富和完善無線傳感器網絡體系下信息融合系統框架。權利要求1.一種基於無線傳感器網絡體系下的信息融合系統性能測試床，其特徵在於目標仿真模塊，用於產生包括目標身份、屬性及運動軌跡在內的目標模擬信息源數據；無線傳感器網絡仿真模塊，用於按照所述目標模擬信息源數據及無線傳感器網絡的特點仿真無線傳感器網絡環境，包括對無線傳感網的傳感信道仿真的傳感信道單元、對傳感器節點仿真的傳感器節點單元、對無線信道仿真的無線信道單元、及對匯聚節點仿真的匯聚節點單元；信息融合模塊，動態地掛載在所述傳感器節點單元與匯聚節點單元，用於將所仿真的無線傳感器網絡中各節點的數據進行信息融合；性能評估模塊，用於對融合後的結果採用包括信息準確度、實時性能、對參數的敏感性及能量耗費在內的多個評價指標進行計算，並定量評價融合算法；人機接口模塊，用於顯示系統工作狀態和評估結果。2.如權利要求1所述的基於無線傳感器網絡體系下的信息融合系統性能測試床，其特徵在於所述目標仿真模塊包括目標實體類，用於提供目標的基本功能及周期地產生激勵信號；目標運動模型類，用於提供目標的位置、速度及目標運動模型；第一傳感器物理層類，用於接收所述目標實體類提供的信息，並根據所述目標運動模型類提供的信息產生目標當前信息，並將所述目標當前信息和所接收的激勵信號傳送至所述無線傳感器網絡仿真模塊。3.如權利要求2所述的基於無線傳感器網絡體系下的信息融合系統性能測試床，其特徵在於所述傳感信道單元還包括用於提供無線傳感網內所有節點的位置信息的傳感器節點位置類、用於根據傳感器節點位置類提供的節點位置獲得在感知範圍內的傳感器節點，並將所述第一傳感器物理層類傳送至的激勵信號發送給相應各傳感器節點的傳感信道類、及用於提供聲音速度、無線傳感網內的各傳感器節點及目標間距離的函數關係的聲音信道類。4.如權利要求3所述的基於無線傳感器網絡體系下的信息融合系統性能測試床，其特徵在於所述傳感器節點單元包括用於根據接收的所述傳感信道類傳送至的激勵信號、目標當前信息、及所述聲音信道類提供的所述函數關係計算接收到的激勵信號能量的第二傳感器物理層類、用於接收從所述第二傳感器物理層類傳送的激勵信號和目標信息，並從中提取目標的信噪比信息後，再將各信息傳輸的傳感器實體類、接收所述傳感器實體類傳輸的信息並提供至所述信息融合模塊以進行測試的傳感器應用層類、用於提供網絡層及數據鏈路層功能的第一無線協議棧類、用於實現傳感器應用層類和第一無線協議棧類之間的傳輸層功能的第一無線實體類、用於根據所述第一無線協議棧類將所述傳感器應用層類接收的各信息打包以發送給所述無線信道單元的傳感器數據包類。5.如權利要求4所述的基於無線傳感器網絡體系下的信息融合系統性能測試床，其特徵在於所述匯聚節點單元包括用於融合所述無線信道類傳送至各傳感器節點的信息的第二傳感器物理層類、用於提供網絡層及數據鏈路層功能以將所述第二傳感器物理層類獲得的信息傳輸的第二無線協議棧類、用於提供所述信息融合模塊的接口以將所述信息融合模塊掛載到所述接口進行測試的匯聚應用層類、用於實現所述匯聚應用層和第二無線協議棧之間的傳輸層功能的第二無線實體類。6.如權利要求5所述的基於無線傳感器網絡體系下的信息融合系統性能測試床，其特徵在於所述信息融合模塊包括用於接收所述傳感器應用層類傳送的信息並對所述信息進行目標檢測的目標檢測類、用於對檢測出的目標進行識別的目標識別類、用於接收所述匯聚節點應用層類傳送至的信息並對所述信息進行多節點目標識別的多節點目標識別融合類、用於將識別出的多節點目標進行目標關聯的目標關聯類、及用於跟蹤經過目標關聯的各目標的目標跟蹤類。7.如權利要求1所述的基於無線傳感器網絡體系下的信息融合系統性能測試床，其特徵在於還包括與所述目標仿真模塊相連接用於存儲和訪問目標真實情況的目標真實情況資料庫、與所述信息融合模塊相連接用於儲存融合後的信息的融合信息數據、與所述性能評估模塊相連接用於儲存性能評估後的結果的性能評估資料庫。全文摘要一種基於無線傳感器網絡體系下的信息融合系統性能測試床，能提供高保真度的無線傳感器網絡環境下的信息融合系統性能測試，其由目標仿真模塊、無線傳感器網絡仿真模塊、信息融合模塊、性能評估模塊、人機接口模塊五個模塊組成。無線傳感器網絡仿真模塊提供高保真度的無線傳感器網絡環境，並在傳感器節點和匯聚節點掛載信息融合模塊，實現信息融合系統的測試。信息融合系統在線運行結束後，性能評估模塊根據性能評價體系，定量計算各項評價指標，經人機接口模塊顯示各項評價指標，如此能夠實現對無線傳感器網絡環境下信息融合算法的性能測試和評估。文檔編號H04L12/28GK101110713SQ20071004560公開日2008年1月23日申請日期2007年9月5日優先權日2007年9月5日發明者劉海濤,梁志強,強潘,趙俊鈺,魏建明,娜黎申請人:中國科學院上海微系統與信息技術研究所