3 軟件系統的設計

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

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

　　4 通訊控制結構

　　在網絡節點的通訊過程中，節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過程中存在丟包、串音、局部消息匯集而引起的擁塞等，在網絡通訊控制結構設計中必須考慮這些問題。為提高系統的擴充性和適應性，采用構建包括節點分組、能量管理、路由選擇、時間同步以及定位估計等多個系統組件，方便對系統的進一步修改和提高。

　　與目前Internet網絡的層結構相比，無線傳感器網絡系統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絡所采用，主要是因為傳統的消息確認會造成無線傳感器網絡能量巨大損耗，而傳感器網絡數據傳輸量巨大，對少量丟失的數據并不敏感，所以傳輸層在無線傳感器網絡中的重要性并不大。

　　無線傳感器網絡中節點能量有限、數據傳輸率低、可靠性和安全性較差。而且在系統運行期間節點可能隨時會遷入、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絡的生存期，網絡通訊控制結構應盡量滿足以下條件：當系統處于空閑監聽狀態時，留下少數節點維持基本鏈路而使其他節點進入休眠；因為節點的可靠性相對較差，需要保證骨干鏈路的冗余度；大量節點發送的數據對整個網絡來說是一項繁重的任務，有效運用數據融合、分布式處理等技術可減少冗余數據并降低無線通訊的次數；提高擴展性和魯棒性，適應節點遷入、移出或失效等各種變化。在應用中，無線傳感器網絡節點的能量消耗與其在通訊過程中采用的方式有密切關系。

　　在實際環境中，通過對設定的網絡覆蓋區域的連續定位，發現其事件準確預測率在網絡覆蓋范圍內的發現率很高，事件誤報率很低，這意味著在實際中雖然節點的正確數據被發送，但同時可能在下一個時刻發送的數據是錯誤的，這也從側面說明了采取一定措施限制誤報率的必要性。

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

　　5 結束語

　　超聲波定位系統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境影響較大，故不推薦在室外使用。在實際應用中根據環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學模型易于實現；目標定位精度高，避免了傳統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。