1.4 濾波

　　第一步：設定RSSI 的期望值，如式（3）式所示：

　　其中， R 0 是預期的RSSI 值，R 是實際得到的RSSI 值， R 1 是前一次得到的RSSI 值，R2是在此之前的第二次得到的RSSI 值，α、β、γ 分別是R， R1 ， R2 在期望值中所占的權重，分別將其設置為0.6，0.25，0.15。

　　第二步：設定閾值，閾值是在大量實驗基礎上進行總結再設定的，該系統中設為0.5。

　　第三步：除噪，若期望值0 R 和當前值R 差的絕對值小于設定的閾值，就讓令上一次的值作為當前值，R= 1 R ，同時2 R = 1 R;若期望值和當前值差的絕對值已經大于閾值，則令期望值作為當前值，R= R 0 ，同時， R2 = R 1 ， R 1 = R 0 ;實驗結果表明：通過以上濾波處理，不僅減小了節點不穩定帶來的軌跡震蕩，節點的軌跡變化曲線更加趨于平緩。

　　1.5 串口數據提取

　　在串口通信協議中一個串口通信數據幀的格式如圖5所示：

　　圖5 串口通信數據幀的格式

　　Sync 是一個數據幀的起始和結束標志符，用0x7E 來表示該標志符。緊跟在起始Sync后面的是Type標志符。CRC用來表示冗余校驗碼，其中，參與冗余校驗的字段為TOS MsgHeader 和Payload，這兩個字段存放的是網關收到的一個傳感器節點發出的完整的路由包。

　　最后面的一個Sync 用來表示幀的結束。

　　在實驗過程中，串口接收到的原始數據如圖6 所示：

　　圖6 串口原始數據

　　通過對上表中數據分析得知：表中第一條數據中0x7E 表示一個數據幀的起始，0x42 表示一個數據幀的Type，不要求接收方對發送方回復一個確認包。從第二行第五個數據開始時對上層應用有用的字段，在進行上層開發時，可以從該處提取出串口中的數據，其中0x0100，表示數據包的ID 號，緊跟其之后的是兩個字節0x3A00 表示接收到的數據包的序列號，接下來的0x 0200 表示錨節點的ID 號為2，0x0500 表示Move 節點的ID 號為5，0x0800 表示從2 號錨節點獲取到的5 號Move 節點的RSSI 值為8， 接下來的0x 0300 表示錨節點的ID號為3，0x0500 表示Move 節點的ID 號為5，0x0C00 表示從3 號錨節點獲取到的5 號Move節點的RSSI 值為0x0C， 接下來的0x 0400 表示錨節點的ID 號為4，0x0500 表示Move 節點的ID 號為5，0xF800 表示從4 號錨節點獲取到的5號Move節點的RSSI值為0Xf8，接下來的F207FE 為CRC 字段，最后一個7E 為數據幀的結束字段。通過以上分析，可以快速從串口通信數據中提取所需的字段，為上層開發奠定基礎。

　　2 系統設計

　　2.1 系統架構

　　系統由底層（硬件層），中間層（串口消息解析層），上層（數據處理層）系統的構架如圖7所示。

　　圖7 系統架構

　　2.2 底層模塊設計

　　底層模塊通過Move 節點發送數據到Node1，Node2，Node3 節點，Node1，Node2，Node3節點分別從Move 節點中取出RSSI 值并將這些值連同自身的SOURECE_ADDRESS 值封裝到數據字段并通過Forward 節點轉發給Sink 無線網關節點。底層模塊結構如圖8 所示：

　　圖8底層結構2.3 中間層模塊設計

　　該層主要負責接收來自底層的串口消息，該層的重點就是對串口數據包的內容進行解析，獲取數據包中節點的RSSI 值、錨節點ID 號等信息，并將其交給上層進行處理。

　　2.4 上層模塊設計

　　本文將該基于無線傳感網絡的人群異常活動視頻監控系統的上層模塊分為以下六個子模塊：

　　串口配置模塊：該模塊主要對串口的各項參數進行配置，在不同的網關連接上PC 機時配置不同的串口，使該系統的可擴展性增強。

　　實時監控模塊：該模塊主要負責將無線傳感網絡中移動節點的軌跡信息實時顯示在監控畫面當中；用戶通過點擊顯示樣例軌跡了解軌跡的概念；通過清除軌跡操作清除屏幕上的所有軌跡信息；此外，用戶可以通過調整顯示刷新周期，對軌跡數據的動態刷新周期進行設置；如果刷新周期設置過長，則通過手動刷新按鈕刷新軌跡以實時觀察移動節點的估計信息。

　　歷史回放模塊：該模塊主要根據用戶的設置回放移動節點的歷史軌跡。用戶根據自己的要求回放具體時間移動節點的軌跡信息，如回放一天、一天的一段時間；幾天、幾天里面的一段時間或者一個精確時間的被監控人員的軌跡信息。此外，該模塊提供設置回放周期功能，用戶根據自己的需求設置每次回放的移動節點位置信息的個數和回放周期，系統將反饋給用戶查詢的時間段內數據庫中所有記錄的條數，用戶通過系統能清楚地知道需要回放的記錄條數以及待回放的記錄條數。

　　歷史數據查詢模塊：該模塊主要負責歷史數據的查詢功能，模塊包括人員位置/軌跡一般查詢、人員位置 /軌跡高級查詢、歷史警報信息查詢三大功能。其中，人員位置/軌跡高級查詢，主要根據用戶輸入的時間段信息查詢人員的軌跡信息，用戶根據需求查詢一天、一天的一段時間、幾天、幾天的一段時間或者是一個精確時刻的軌跡信息。此外，該部分還提供了一些其他功能，如用戶在顯示軌跡區域單擊一個點，該單擊點的在繪圖區域的坐標、該坐標對應的實際區域中的坐標及查詢人員在該實際坐標出現的次數都將被列出來顯示。歷史數據查詢模塊的另外一個重要功能就是歷史警報信息的查詢功能。該功能允許用戶查看所有的警報信息，即被監測人員所出現的所有非安全區域的信息。此外，系統提供用戶根據需要刪除部分選定的警報信息的功能。

　　非安全域設置模塊：該模塊主要負責非安全域的設置。非安全域的正確設置對系統的自動報警功能及系統的可靠性起著極其重要的作用。所以只有擁有設置權限的用戶才能進行非安全域的設置。如果被監控的人員出現在非安全區域，系統將觸發警報。非安全域即定義一個非安全域的中心和非安全域的半徑，所有處在該非安全域中的點將觸發報警功能。該模塊允許擁有權限的用戶根據實際需要對非安全域進行修改，添加，刪除和查詢等操作。

　　人員信息指南模塊：該模塊主要實現了對歷史數據的統計工作。用戶根據需求查詢指定區域內出現的時間，此外，該模塊還提供查詢指定時間內被監控人員出現區域的功能。在指定區域出現的時間查詢窗體中，用戶設置需查詢的區域或者根據輸入要查詢的時間段，查詢結果將顯示所有查詢到的記錄條數，此外，該部分還提供了其他的一些功能，如用戶可以獲得被監控人員每個小時時段出現的次數以及每個小時時段在每天的24 小時中所占的比例，這樣根據查詢的結果用戶很容易獲取在指定區域被監控的人員出現的最頻繁的時間。在指定時間內位置信息查詢功能中，用戶輸入要查詢的時間段，得到查詢結果后，用戶單擊任意一條查詢結果，就可獲取該單擊點對應時刻和對應地點被監控人員出現的次數。

　　報警并錄制現場模塊：報警并錄制現場模塊：該模塊提供報警和對現場進行錄像功能，系統在發現人員出現在非安全域時自動觸發報警并對現場進行一段時間的錄像操作。此外，系統還提供解除警報或結束現場錄制的功能。