3 軟件系統(tǒng)的設計

　　軟件系統(tǒng)將設計的目標定位系統(tǒng)布置在實際的物理硬件上并進行相關實驗研究。應用系統(tǒng)的軟件流程見圖2所示。

　　在初始階段，所有節(jié)點處于工作狀態(tài)，通過節(jié)點分組組件選擇值班節(jié)點監(jiān)控覆蓋區(qū)域；當值班節(jié)點定位到事件后，喚醒相鄰節(jié)點采集數(shù)據(jù)，節(jié)點將收集的數(shù)據(jù)匯聚至頭節(jié)點，頭節(jié)點進行初步處理以減少錯誤數(shù)據(jù)向網(wǎng)關傳送所引起的路由擁塞；網(wǎng)關將從底層接收到的數(shù)據(jù)傳送到具有較強處理能力的基站從而估算出發(fā)生事件的大致位置。

　　4 通訊控制結構

　　在網(wǎng)絡節(jié)點的通訊過程中，節(jié)點在無工作任務時的空閑偵聽耗費了相當寶貴的能量資源；同時無線信號在轉發(fā)過程中存在丟包、串音、局部消息匯集而引起的擁塞等，在網(wǎng)絡通訊控制結構設計中必須考慮這些問題。為提高系統(tǒng)的擴充性和適應性，采用構建包括節(jié)點分組、能量管理、路由選擇、時間同步以及定位估計等多個系統(tǒng)組件，方便對系統(tǒng)的進一步修改和提高。

　　與目前Internet網(wǎng)絡的層結構相比，無線傳感器網(wǎng)絡系統(tǒng)在實際中一般分為物理層、無線鏈路層、路由層和應用層，層與層之間通過接口傳遞消息。目前傳輸層并沒有被傳感器網(wǎng)絡所采用，主要是因為傳統(tǒng)的消息確認會造成無線傳感器網(wǎng)絡能量巨大損耗，而傳感器網(wǎng)絡數(shù)據(jù)傳輸量巨大，對少量丟失的數(shù)據(jù)并不敏感，所以傳輸層在無線傳感器網(wǎng)絡中的重要性并不大。

　　無線傳感器網(wǎng)絡中節(jié)點能量有限、數(shù)據(jù)傳輸率低、可靠性和安全性較差。而且在系統(tǒng)運行期間節(jié)點可能隨時會遷入、移出或因為能量耗盡而失效、位置移動等，由此引起網(wǎng)絡拓撲結構和通訊鏈路控制結構變化。為了盡量延長無線傳感器網(wǎng)絡的生存期，網(wǎng)絡通訊控制結構應盡量滿足以下條件：當系統(tǒng)處于空閑監(jiān)聽狀態(tài)時，留下少數(shù)節(jié)點維持基本鏈路而使其他節(jié)點進入休眠；因為節(jié)點的可靠性相對較差，需要保證骨干鏈路的冗余度；大量節(jié)點發(fā)送的數(shù)據(jù)對整個網(wǎng)絡來說是一項繁重的任務，有效運用數(shù)據(jù)融合、分布式處理等技術可減少冗余數(shù)據(jù)并降低無線通訊的次數(shù)；提高擴展性和魯棒性，適應節(jié)點遷入、移出或失效等各種變化。在應用中，無線傳感器網(wǎng)絡節(jié)點的能量消耗與其在通訊過程中采用的方式有密切關系。

　　在實際環(huán)境中，通過對設定的網(wǎng)絡覆蓋區(qū)域的連續(xù)定位，發(fā)現(xiàn)其事件準確預測率在網(wǎng)絡覆蓋范圍內的發(fā)現(xiàn)率很高，事件誤報率很低，這意味著在實際中雖然節(jié)點的正確數(shù)據(jù)被發(fā)送，但同時可能在下一個時刻發(fā)送的數(shù)據(jù)是錯誤的，這也從側面說明了采取一定措施限制誤報率的必要性。

　　對于目標定位系統(tǒng)而言，實時性是其關注的另外—個要點，如果系統(tǒng)不能及時將網(wǎng)絡系統(tǒng)的處理結果反饋，再完美的計算結果也無意義。從理論上說，系統(tǒng)的延時是決定性的因素。

　　5 結束語

　　超聲波定位系統(tǒng)可用于一定范圍的無接觸定位，定位精度可達1cm。由于超聲波的傳播受環(huán)境影響較大，故不推薦在室外使用。在實際應用中根據(jù)環(huán)境和具體要求其應用電路可作適當改進。例如可以將編碼信號直接加入到超聲波信號中，這樣的系統(tǒng)可直接用于對象的識別。為了增加接收靈敏度，還可以采用類似雷達天線的反射裝置。本文對回波信號進行處理，消減了噪聲的影響，較好地完成了超聲信號處理的初期工作。建立的超聲回波信號處理數(shù)學模型易于實現(xiàn)；目標定位精度高，避免了傳統(tǒng)的模擬檢測器誤差大的缺點，為危險性目標位置的精度定位提供了借鑒作用。