采用自组织网络技术的移动群体目标识别系统及方法

摘要

本发明涉及移动目标识别与无线自组织网络应用技术领域，公开了一种采用自组织网络技术的移动群体目标识别系统及方法，系统由主控计算机(1)、智能通讯器(2)、监测分站(3)、读卡器(4)和电子标签(5)组成。主控计算机(1)与智能通讯器(2)之间采用RS232总线通讯，智能通讯器(2)与监测分站(3)之间采用FSK总线通讯，监测分站(3)与读卡器(4)之间采用RS485总线通讯，读卡器(4)与电子标签(5)之间通过无线电通讯。读卡器(4)把识别到的电子标签(5)身份信息发送给监测分站(3)，监测分站(3)再通过智能通讯器(2)把信息上报给主控计算机(1)。本发明可对电子标签(5)进行群体识别，加快识别速度，降低系统对电子标签(5)识别的漏读率。

说明书

技术领域

本发明涉及移动目标识别与无线自组织网络应用技术领域，尤其涉及一种采用自组织网络技术的移动群体目标识别系统及方法。

背景技术

为了加强对移动目标的有效管理，移动目标定位识别系统已经常被采用，如医院中跟踪病人的目标定位系统、监狱中跟踪犯人位置的人员定位系统、矿井下人员定位管理系统与胶轮车无线跟踪系统等。由于现有移动目标识别系统中移动目标所携带的电子标签工作时发送频率固定、并且普遍采用定时发送的方式与配套读卡器进行联络，当某个读卡器附近的电子标签过多时，无线数据发送冲突现象非常严重，从而导致电子标签漏读的严重问题，使得移动目标识别系统发挥不了其应有的作用。

发明内容

本发明为解决上述现有技术中存在的问题，提供了一种采用自组织网络技术的移动群体目标识别系统及方法，可以对系统管理范围内的移动目标进行群体识别，降低系统的漏读率，提高移动目标识别系统的可靠性。

本发明的技术方案如下：

采用自组织网络技术的移动群体目标识别系统，其特征在于：系统包含主控计算机(1)、智能通讯器(2)、监测分站(3)、读卡器(4)和电子标签(5)，所述的智能通讯器(2)与主控计算机(1)之间采用RS232总线连接，智能通讯器(2)与监测分站(3)之间采用FSK总线连接，监测分站(3)与读卡器(4)之间采用RS485总线连接，读卡器(4)与电子标签(5)之间通过无线电通讯；电子标签(5)由所述的单片机、射频收发芯片、2.4G陶瓷天线、电源芯片组成，所述的射频收发芯片分别与单片机、2.4G陶瓷天线建立通信连接，电源芯片为射频收发芯片、单片机提供工作电源。

采用自组织网络技术的移动群体目标识别方法，其特征在于：建立采用自组织网络技术的移动群体目标识别系统，该系统包含主控计算机(1)、智能通讯器(2)、监测分站(3)、读卡器(4)和电子标签(5)，所述的智能通讯器(2)与主控计算机(1)之间采用RS232总线连接，智能通讯器(2)与监测分站(3)之间采用FSK总线连接，监测分站(3)与读卡器(4)之间采用RS485总线连接，读卡器(4)与电子标签(5)之间通过无线电通讯；系统内的电子标签(5)在有效的通讯范围内按每一定数目自动组成一个网络小组，每个网络小组有一个电子标签(5)担当组长，其它电子标签(5)为组员，组长维持整个小组其它组员的正常联络，同时把小组内所有组员信息上报给读卡器(4)；或者电子标签(5)独立工作，将自身的身份信息直接发送到读卡器(4)，读卡器(4)把读取到的电子标签(5)的信息发送到监测分站(3)，监测分站(3)把所管理的读卡器(4)上报的电子标签信息汇总后上报给智能通讯器(2)，智能通讯器(2)把从FSK网络中的监测分站(3)中接收到的数据整理后再转发给主控计算机(1)。

所述的采用自组织网络技术的移动群体目标识别方法，其特征在于：电子标签(5)组成网络小组后，组员电子标签工作于网络小组管理信道，组员电子标签不与读卡器(4)通讯；组长标签平时工作在公用信道的工作频率，等待与读卡器(4)进行联络，并定时切换到网络小组管理信道的工作频率进行点名，确保每个组员电子标签处于正常工作状态。

所述的采用自组织网络技术的移动群体目标识别方法，其特征在于：所述读卡器(4)与电子标签(5)之间的无线电通讯由以下步骤完成：

①读卡器(4)定时广播读取通知数据包。

②组长电子标签(5)在收到读卡器(4)广播的读取通知数据包后，随机等待一段时间，然后发送自身身份信息与所管理小组所有电子标签(5)身份信息给读卡器。

③读卡器(4)在接收到组长上报的身份信息后，立即发送应答信息给该组长。

④组长电子标签(5)在上次发送身份信息给读卡器(4)后的一定时间内，如果没有收到读卡器(4)发送的应答信息，进行两次重发。

所述的采用自组织网络技术的移动群体目标识别方法，其特征在于：电子标签组成一个网络小组的方法是：电子标签主要由所述的单片机、射频收发芯片、天线与电源模块构成；射频收发芯片可以设置多个信道，每个信道对应于不同的工作频率；再进行下列工作：

(1)、将射频收发芯片中设置的多个信道划分为公用信息、组员工作信道(网络小组管理信道)，每个信道对应一个工作频率；设定组长、组员为电子标签在组网过程中的身份称呼；每个电子标签中存储自身的ID号；

(2)、设定电子标签发送数据包类型：

  序号  类型 内容  目的地址  发送标签身份  1  组长广播  基本信息 自身ID号+组员数量+网络小 组管理信道  广播地址  组长  2  加入请求 自身ID号+组员数量  目标组长  组长  3  同意加入 自身ID号+组员数量  请求组长  组长  4  组网数据 自身ID号+所有组员ID号  目标组长  组长  5  组网成功 自身ID号  请求组长  组长  6  更换组长 自身ID号+新组长ID号+新网 络信道号+新网络小组管理信道  本组所有组员  组长  7  点名 自身ID号  目标组员  组长  8  点名应答 自身ID号  组长  组员  9  上报通知 自身ID号  广播地址  读卡器  10  上报数据 自身ID号+所有组员ID号  目标读卡器  组长  11  上报成功 自身ID号  组长  读卡器

(3)、标签加电启动过程：

电子标签加电启动后，初始化工作信道到公用信道，并设置为组长身份，设置所管理组员电子标签数量为0，并在多个信道中随机选择一个信道作为组员电子标签工作信道，即网络小组管理信道；

(4)、电子标签组网过程：

①组长标签每间隔T1时间定时在公用信道广播数据包1，数据包包含自身ID号、组员电子标签数量、网络小组管理信道；

②当组长A接收到另外一个组长B的1号数据包后，如果A、B两组的所有组员电子标签数量之和不超过数值M时，组长A向组长B发送2号数据包，请求与组长B组网；

③当组长B接收到组长A的2号数据包时，向组长A发送3号数据包，同意与其组网；

④当组长A接收到组长B发出的3号数据包后，向组长B发送4号数据包，告诉组长B自己所管理组员电子标签的详细信息；

⑤当组长B接收到组长A发出的4号数据包后，把组长A与其所管理的组员电子标签全部作为自己的组员电子标签进行管理，并向组长A发送5号数据包，通知组长A数据组网成功；

⑥当组长A接收到组长B发出的5号数据包后，获知已与组长成功组网，然后切换工作信道到组员工作信道，向组员电子标签广播6号数据包，通知组员电子标签更换组长并切换到新的组员工作信道；组长A之后切换身份为组员，设置组长B为小组组长，并切换到新的组员信道。

⑦组员电子标签在接收到自己的组长发出的6号数据包后，更换自己的组长为数据包中所指定的新组长，并切换到新的组员信道。

(5)、点名过程：

①组长每隔T2时间切换到自己处的网络小组管理信道，对每个电子标签依次发送7号点名数据包；

②当组员电子标签接收到自己的组长发出的7号数据包后，向组长发送8号点名应答数据包；

③当组长在发送7号点名数据包后的T3时间内接收到组员电子标签发送的8号应答数据包后，认为点名成功，否则认为点名失败；

④当组长连续对某一个组员电子标签一次或多次点名失败后，在自己所管理的组员中删除该标签，以后不再对该标签进行点名；

⑤组长点名结束后，再切换到公用信道；

⑥组员电子标签在T4时间内未接收到组长的点名信息时，修改自己的身份为组长，切换到公用信道；

(6)、上报数据过程：

组长在接收到读卡器发出的读取通知数据包后，向其发送自己所在子网所有组员电子标签信息。

所述的采用自组织网络技术的移动群体目标识别方法，其特征是：所述的T1＝500毫秒，T2＝2000毫秒，T3＝100毫秒，T4＝6000毫秒，M＝13。

本发明提供的采用自组织网络技术的移动群体目标识别系统，包括安装在监控室内的主控计算机与智能通讯器、安装在需要定位位置的监测分站与读卡器以及移动目标随身配备的电子标签。智能通讯器与主控计算机之间采用RS232总线连接，智能通讯器与监测分站之间采用FSK总线连接，监测分站与读卡器之间采用RS485总线连接，读卡器与电子标签之间通过无线电通讯。

系统内的电子标签在有效的通讯范围内按每13个一组自动组成一个网络小组，每个网络小组有一个标签担当组长，组长维持整个小组组员的正常联络，同时把小组内所有成员身份上报给读卡器，读卡器把读取到的电子标签信息发送个监测分站，监测分站把所管理的4个读卡器上报的电子标签信息汇总后上报给智能通讯器，智能通讯器把从4个FSK网络中的监测分站中接收到的数据整理后再转发给主控计算机。

本发明的有益效果是：本发明与其它同类发明相比，可以提高降低移动目标识别系统中电子标签的识别漏读率，提高系统的可靠性。

附图说明

图1是本发明的组织结构图。

图2是本发明中电子标签组网示意图。

图3是本发明中智能通讯器的原理示意图。

图4是本发明中监测分站的原理示意图。

图5是本发明中读卡器的原理示意图。

图6是本发明中电子标签的原理示意图。

具体实施方式

如图1所示的采用自组织网络技术的移动群体目标识别系统，包括一台主控计算机、一台智能通讯器、若干监测分站、若干读卡器与若干电子标签，各设备按图示依次通信连接。系统包含主控计算机(1)、智能通讯器(2)、监测分站(3)、读卡器(4)和电子标签(5)，所述的智能通讯器(2)与主控计算机(1)之间采用RS232总线连接，智能通讯器(2)与监测分站(3)之间采用FSK总线连接，监测分站(3)与读卡器(4)之间采用RS485总线连接，读卡器(4)与电子标签(5)之间通过无线电通讯。

其中智能通讯器(如图3)包括微控制器、电源模块、RS232通讯接口电路与FSK通讯接口电路。微控制器控制整个智能通讯器的工作，RS232通讯接口电路用于与主控计算机之间的通讯，FSK通讯接口电路用于与4路FSK总线上的监测分站通讯。

监测分站(如图4)包括微控制器、电源模块、FSK通讯接口电路、RS485通讯接口电路。微处理器起数据中转处理作用，同时用于监测各读卡器的设备状态，FSK接口电路用于与智能通讯器之间的接口，RS485接口电路用于与读卡器之间的接口通讯。

读卡器(如图5)包括微控制器、电源模块、RS485通讯接口电路、无线射频收发芯片与天线。微控制器一方面控制射频收发芯片与电子标签之间进行通讯，同时把识别到的电子标签身份信息通过RS485总线上报给监测分站。无线射频收发芯片工作于2.4GHz工作频段，天线采用柱状天线结构。

电子标签(如图6)电子标签(5)由单片机、射频收发芯片、2.4G陶瓷天线、电源芯片组成，射频收发芯片分别与单片机、2.4G陶瓷天线建立通信连接，电源芯片为射频收发芯片、单片机提供工作电源。单片机内应用程序控制电子标签之间组网，并上报身份信息给读卡器。无线射频收发芯片工作于2.4GHz工作频段，电子标签天线采用小型陶瓷封装天线。