1、PDF外文：http:/ GPS 的 动物跟踪系统 1摘要： 野外 感知系统 是一种用于监测沼泽鹿行为和迁徙模式的无线传感网。该系统将收集微气候以及动物 的 位置信息 ，并将这些信息以数据流的方式使用点对点网络 传达到基站 。 基站 使用网关，将收集到的所有数据上传到互联网上 的一个数据库 和 用基于可视化软件的浏览器将这些信息描绘出来。每一个点将显示五个信息，即：位置（用GPS），温度，湿度，前进方向和环境亮度。此外，该节点将有一个实时时钟同步网络和保持时间信息。 一个外部数据闪存空间将会用于记录从传感器和网络节点上获取的数据。无线电收发机通过点对点的通信协议将数据传
2、送到基站。一个太阳能接受系统为电池提供节点能量，用于延长节点的寿命。这个系统将会被做成项圈的形式，这样能比较容易的套在动物的脖子上。 关键词： GPS 跟踪 ； 野外感知系统；无线传感网，野生动物跟踪 ，微 型 气候感知 器 I.前言 无线传感器网络 (WSN)总是使用从分布式自治节点空间 获得 的 感知。 把 微型 传感器、微控制器、无线电收发机 和一种带有电源 ,低功耗和廉价的传感器节点 (我们将简单地称之为节点 )结合 可以 用于 监视物理或环境 的 条件 ,如 不同位置上的 温度、声音、振动、压力、运动等。 对于正在移动的节点 这个任务 将 变得更具
3、挑战性。 工程所要 进一步 研究的 问题 是 如何使节点的电力供应 足够 维持 到最后一年。这篇文章的重点就是如何通过对数据的处理，改善无限传感网的设计来突破无限 传感网在能量方面的束缚。 过去已经见过各种各样的无线传感器网络 应用于 栖息地监控、地震检测 ,环境监测、健康 系统 监统等 ,这些 领域很少会遇到 移动节点 ,动态网络拓扑 ,通信失败 ,电力供应有限 ,恶劣 的环境条件变化 等情况 。 为了从对野生动物监测中寻到解决问题的方法 和了解 动物与其周围环境的 复杂的关系 ,科学家必须 亲自到现场去收集所需要的数据 。在某些情况下 将无线电发射机安置
4、动物身上能让研究 变得更加容易 ,但是 图像 的大部分仍然不能被标记出来，因为缺少 有 效的数据收集 。有许多理由去解释为什么频繁的到 现场 去做调查 是困难和不明智的 。首先 ,研究物种时要做到完全避免人类干扰 几乎是不可能的。人类 频繁的 访问或 打 扰 已潜移默化中对物种产生了 影响 1。其次 ,在晚上 追踪活动的动物 与其说是做实验或做 研究 还不如说是冒险 。最后 , 如果不使用专用的低成本传感器网络设备。 它不仅费时而且 需要花费大量的资金 来跟踪动物迁移以及其 饮 食习惯 。 因此就需要一个自动化的系统 ,带有拥有 众多网络传感器节点 的自然空间 能够长
5、 1作者 Vishwas Raj Jain, Ravi Bagree, Aman Kumar, Prabhat Ranjan； 出处 Intelligent Sensors, Sensors Networks and Information
6、Processing,2008.ISSNIP 2008. 时间的收集数据 (即使在夜间 )、 如果没有这样的系统，靠人工检测，则研究范围和结论的准确率则非常有限 。它还能够在不对生态造成干扰的情况下 收集数据和 相比传统研究方式来说，它是一种更为 经济方法 来 进行长期 的 研究。 一些 监控野生动物运动和习性的先进理念曾做过尝试，如斑马网络 2和伟大的鸭子岛实验 1。 通过以上 经验的学习，我们可以知道生物感知网络的构建也是出于同样的出发点 。它是拥有 更低 能耗 ,更大 的范围、 更加 多样的环境感知特性和更健壮数据备份 的 系统。 野外感知系统 是一个 用于 监控
7、 沼鹿 (泽鹿 )行为和迁移模式的 无线传感器网络系统 。 该 系统 对于那些中型或大型的物种同样适用 。 这个系统中 配有 GPS、 无线 收发器和其他各种传感器、硬件 为 支持野生动物监控的需要 而设计的 。捕获的数据 可以提供给野生动物研究人员让他们完成 研究 和学习的目 。它将有助于他们理解濒危物种的 需求 ,以及这些物种与周围的环境 关系 。本文 在节点，基地，网络的水平上 探讨了 野外感知系统 的 硬件和软件设计的体系结构。特别是它 把设计和测试系统时遇到的问题也体现了 出来。 II.基于 GPS 的动物跟踪系统 生物传感网 是一种试图让研究人员了解更多有关
8、沼鹿的生活习性的途径。 输入的该系统的设计 要有哪些功能由 野生动物研究人员 输入 。这个系统计划将带有传感器的轻质项圈安放在动物的脖子上。 这 个项圈 会 从附近动物中 收集 到科学研究 所需要的 数 。将 收集到的 有用 数据 数据 发送到其他节点或基站 , (基站越来越偏好的情况下两者都是可用 )。 这个系统的主要的功能 是 使用 GPS 跟踪 动物的 迁徙运动。 要获取的数据 除了位置 信息 ,还包括动物的生活习性 和它的 周围环境参数。也可以说成是一项对 动物的活动 的研究。 动物的 生活 模式需要被记录下来。自从监 测区域变 大 后 ,获得的数据需要不断的从 一个节点
9、传 到 另一个 节点依据直到它转移到一个基站。最后系统需要运行持续至少 12 个月 ,因此电源设计 和 使用需要优化 位置 记录 : 在监测动物的迁移模式时， GPS 需呀能够精准的定位 。 研究人员指定的位置 每 3 个小时 能发生三次 GPS 位置信息就 足以 绘画出这个 动物的 近一年的 运动轨迹 周围环境 :由于在过去的一年里沼鹿的迁徙受地面植被的覆盖率的影响 ,所以 研究人员还 需要监控 动物 的 居住 和觅食环境。 用于测量温度、湿度 ,和光线以及动物活动的传感器也同时安装在了 系统 里 。 数据传输和恢复 : 分散的数据只有在被传播到基站 (s
10、)的情况下才能被科学家收集起来用于分析 。 因为沼鹿的活动范围 相当 的大 ，所以不可能在它们的 整个 活动 地区安装 众多基站。为了解决这个问题 ,我们需要 通过移动 网络 ,采用 点对 点通信 方式 是试 图在 无线卡插槽上传输数据 2。为了弥补时间上的 延迟 ,节点 上安装了一个较大的 外部 flash 用 来容纳数 据在节点上的生成时间以及传输过程中获取的时间 。 3.1 节讨论更详细的 讨论了数据的 交流 问题 。 能量 获取 :每一个检测点都必须工作最少 一年 ,用于 追踪迁移路径 ,避免人为 干预。他们 与其他节点 唯一的 连接是通过 无线链接 或基站 。
11、而且 ,由于 在 节点 的重量上有一个限制 ,就不能提供一个巨大的电源供应。 因此 ,节点需要轻量级电力备份系统。鉴于这种动物 大部分在露天的环境下活动 ,所 以 可以通过太阳能来给系统提供 电力供应 。只要认真落实能源采集，补充的管理政策 ,能源 的 需求 容易得到满足。能源的提供将会在 3.3 节 更详细地讨论 III系统概述 大体上生物传感 网 系统分为 如图 1 所示 的几个部分 ,即硬件、相关系统软件和 驱动器 ,中间设备 服务器 连接数据 记录和 web 主机服务 设备 最后基于浏览器的可视化软件。 图 1 生物传感网 系统概述 1)硬件架构 完整的传感器节点连同电池充电系统的 是以一个项圈的 形式 呈现的，它被套在了沼鹿的脖子上 。 生物传感网节点的 硬件系统的体系结构 如 图 2 所示 。
