[01140378]基于无线传感器网络的定位技术与产业化应用

1.技术领域 在复杂的现实环境中,对移动性主体进行精准定位,从而对其进行高效的监控、导航和轨迹绘制,具有十分重要的理论参考价值和广泛的应用前景。基于GPS和移动手机系统的定位已有较广泛的应用,但存在不安全或成本高等因素,无法应用到一些特定场景,如监狱等对安全性要求较高的系统。而当前基于无线传感器网络实现移动主体的定位已成为国内外的研究热点和重点。 2.主要内容、特点 本项目集中攻克的技术点为复杂环境下移动物体的高精度快速定位与系统实现,受到了国家973计划、国家自然科学基金、江苏省自然科学基金等支持。项目共申请专利40项,授权23项（转让2项）,发表论文120多篇,其中SCI/EI收录50多篇。主要研究内容及特点包括： 设计与制造自主传感器节点：研制具有自主知识产权的低成本、高可用无线传感器节点和行为状态传感器节点,有效支撑移动主体状态和位置信息的有效获取与传输,并实现了与对讲机等其他系统的良好集成。 构建可靠精准的定位算法：复杂环境下的信号传输模型复杂,受到地形、建筑、工厂机器等影响。我们建立多模态数学模型和计算模型,采用基于RSSI信号、超声波和往返时等建立预测和判断模型,构建有效定位算法,解决不同建筑与信号阻挡特性关系、反射与直射干扰、多路径反射、人体遮挡等问题,实现复杂区域环境中移动主体的准确定位和位置预测,精度误差＜2米。 建立多层次大数据融合机制：在数据采集、数据传输、数据处理等各个环节进行高效数据融合;提出网络链路层的接入技术,解决了在狭小区域内密集移动节点的接入碰撞和数据融合问题;实现与其他视频监控联动系统的集成和一体化融合;节点数量可达5000以上。低功耗,动态时分轮询, 基于云计算的定位服务平台：对云计算的可信机制、资源与任务调度、大规模数据融合与检索、绿色节能调度算法、云数据加密及隐私保护等关键技术进行了攻关,提出了高效的模型、算法和机制,为定位、导航、轨迹绘制等提供高性能计算和数据支持。 3.应用推广情况 本项目的研究给监狱行业带来全新的、能够真正实现监狱安防业务全面整合的整体解决方案,提升管理和防范的直观性与便捷性。并以看守所为实际应用场景,将节点用高强度材料制成手表状,经熔接戴上在押人员手臂,防水抗压,表链为电源回路,抗高强度剪力,万一非法剪断,系统将会报警。系统已经在江苏、新疆、江西、浙江、福建、陕西,山东,吉林,广东、广西等省的看守所和监狱进行实际应用,通过采集佩戴在人体身上的位置无线传感器和惯性传感器等采集的信息,实时将管理者（干警）或被管理者（犯人）的工作情况自动录入服务器,实现了视频、报警、位置信息的联动,同时具备无线紧急报警功能的综合性智能监管信息系统,定位误差在二米以内。应用软件系统合同额5000多万元,产生了近1亿元的经济效益,对确保监狱、看守所安全、不断提升监狱、看守所安全防控能力,真正意义上实现监狱管理系统信息化,起到了积极的作用。