面向协同感知的无线智能路由解决方案

随着个人智能可穿戴及便携式的健康监测设备的不断普及以及智慧城市信息化程度的不断提升，在智慧城市各种公共区域、商业服务场所、社区及家庭等环境，需要一种更加贴近“以人为本”思想的基于新一代无线物联网的周边智能服务资源，提供包括定位、识别、监测、监护及其关联信息在内的各种互动服务。

对于服务对象进行各种监测监护服务来说，都是基于用户身份识别、位置追踪、状态监测所形成的关联事件触发响应所形成信息交互服务，实现各种丰富多彩的现场与远程相结合的智能信息服务。

作为服务节点的物联网智能网关设备及无线智能感知技术将被越来越广泛地应用于实现定位追踪、环境监测、健康监护、安防监控等应用领域，并进一步用来实现诸如智慧健康、智慧校园、智慧小区、智慧能源、智能物流等各种行业智能集成系统。

 

概述

本项目用于无线物联网的感知型智能网关的技术，是一种面向为个人与环境健康监测与监护服务的无线智能物联网的核心技术与产品平台。作为本项目应用服务对象的被感知设备，其中最为重要的形态为个人可穿戴智能设备或嵌入到被追踪对象的无线智能模块。

在物联网智能网关远程通讯、节点设备管理、协同数据处理等技术基础上，重点对无线智能感知识别及其协同信息互动的关键技术进行研发，进而开发出一种面向无线感知物联网、具有服务对象感知、状态监测识别、事件响应处理、网络模式管理的“通用感知型”智能网关。

本项目包括物联网基础网络设备的“核心智能路由器/网关”与“中继智能网关”两种类型设备，可支持现场快速自动组网，随时添加减少节点设备数量；无论是否连接远程服务器主机，都可用配套APP进行现场标定与调试。本项目无线感知的服务对象不仅是智能手机，更涵盖周边动态出现的可穿戴、便携式、分布式的无线设备；支持服务对象的无线模式包括蓝牙、WiFi、RFID等，但基于本项目技术与产品平台，对重点客户完全可扩展到其它无线服务模式。

本项目通过解决“服务对象快速感知识别”、“服务对象及其事件预案管理”、“网络协同数据处理”、“自适应网络模式管理”等关键技术，并通过进一步开发实现“产品平台化、应用模块化，接口标准化”，支持第三方外围智能产品及分类服务规范，开发出具有技术创新性与先进性的、可快速用于应用行业智能集成系统，实现基于无线感知的定位追踪、状态监测、环境监测、事件管理、信息推送、联动处理等服务功能。

本项目主要技术创新点包括：“基于对服务对象状态监测及反向受控状态识别的网络协同服务”、“对服务对象状态信标进行高效探测及快速动态逐层过滤识别”、“基于事件预案管理的事件触发响应处理及分类服务规范”、“基于服务对象自身状态与周边节点资源的模式管理与切换策略”。由技术创新点所带来的技术先进性表现在对于无线快速感知能力与网络服务协同性方面的提升，并在基于无线感知响应处理服务的通用规范性、安全性、兼容性及灵活性等方面产生大幅度的技术进步。

 

项目先进性

与现有技术相比，本项目所开发的用于物联网的感知型智能网关及其网内节点路由设备具有对象设备及其事件的感知识别、状态监测、网络模式方案选择、任务协同处理等机制，以及局域与远程相结合的在线数据处理与信息服务能力。

(1) 对服务对象设备的全面感知能力及关联事件响应处理能力。本项目所开发的感知型智能网关为构建无线智能感知物联网的核心及中继服务节点设备。各服务节点与核心网关之间进行高效协同数据处理，基于对服务对象设备的无线信标广播的扫描探测，对周边众多服务对象的身份、位置及状态信息进行有效快速感知、识别、监测，并根据服务对象配置及事件预案配置，基于服务对象设备及其关联事件触发识别进行分类事件响应及处理。

(2) 基于无线感知触发的网络协同信息互动服务的时效性。本项目就无线智能感知的时效性方面的技术先进性表现在，局域感知型网关及其网内节点路由设备不仅具有物联网数据通讯能力与数据协同处理能力，单个服务节点或子网区域具有更强的独立能力，从而具有更好的基于感知触发的信息互动服务的时效性。在需要获得相同的信息互动服务时，不仅可以降低对互联网层面的实时网络数据流量的要求，而且在无需远程服务器或系统断网的情况下，也可以正常为服务对象提供基于感知触发的信息互动服务。

(3) 低功耗优选机制（大幅度延长待机时间）。本项目服务目标对象设备不仅是智能手机，更包括不具备移动网络通讯能力的智能可穿戴设备以及其它智能蓝牙健康监测设备。根据服务对象设备自身所具备的定位模式、当前状态、周边环境资源，对定位信息获得模式与定位信息传送模式进行智能管理。因此服务对象设备能够尽量优先利用周边环境BLE信标与节点资源（例如在家里、校园内很容易可获得周边的蓝牙服务节点资源），将有可能大幅度降低其定位功耗。

 

本项目开发旨在解决用于无线智能感知物联网的“通用感知型智能网关”关键技术所涉及的无线智能感知及协同信息互动方式不仅多层面地促进了无线智能感知的概念，更为提升智能应用系统开发效率、降低网络设备成本，提供了技术平台与硬件资源的支持。

本项目所开发的“通用智能型”智能网关可用于无线智能感知物联网基础网络设备，进而用于各种行业应用智能集成系统，实现定位追踪、健康监护、环境监测、安防监控等应用领域；并可进一步用来实现诸如智慧健康、智慧校园、智慧小区、智慧能源、智能物流等各种行业智能集成系统。

基于本项目将为市场提供关键技术解决方案、系统API接口与硬件设备产品，并为行业用户的提供定制化开发服务。通过对本项目所开发的技术与硬件产品进行有效推广，将其应用于各类行业的信息服务系统，将具有巨大的经济推广价值和良好的经济效益。

 

技术创新点

 

本项目的主要创新点主要体现在基于我司自主研发核心技术与知识产权，解决本项目关键技术问题的方法。

技术创新点1. 基于对服务对象状态监测、反向受控状态识别的网络协同服务

服务对象设备对反映当前状态特征的监测值（如运动健康状态、环境监测状态）及反向受控状态。以报文叠加方式形成动的态对象状态信标信息；在符合预定发送条件时以无线信标广播方式进行信号发送； 所述报文叠加方式是将对象状态信标作为报文推送信息，按指定信标标准的发送格式与设备属性及连接信息等叠加在一起；所述无线信标广播为一种非连接、非定向、可重复发送的无线信号；当所述无线信标广播为智能蓝牙信号时，所述状态信标为一种智能蓝牙信标。

反向受控状态用以反映服务对象当前可接收信息模式与/或反映***一次接受过来自附近物联网节点的接收信息ID；这样，当附近其它物联网节点基于网络协同任务提供信息互动服务且需要反向连接控制时，通过先识别服务对象状态信标所包含的反向受控状态，即可按当前服务对象可接收信息模式进行服务，并且避免了不必要的具有反向连接控制要求的信息互动的重复性尝试，从而简化了网络系统分类协同任务管理，大大提升了物联网局域多节的协同服务效率。

技术创新点2. 对服务对象状态信标进行高效探测及快速动态逐层过滤识别

感知型智能网关作为服务节点设备通过无线信号探测方式，服务节点设备在非连接状态下对周边众多服务对象设备进行全速扫描探测，对对象状态信标进行探测响应、感知识别。为提高对象信标的探测效率，本项目将首先以阵列天线、灵敏度调制、信号耦合优化方式提升硬件响应对于对象设备的可选择性及探测效率；其次采取动态逐层过滤识别方式，在物理层、协议层、应用层、前端探测模块、前端节点、协同节点、核心网关等不同环节对对象信标过滤识别条件进行动态调整，根据无线信标响应的报文信息对其设备名称及属性、MAC地址范围、应用ID、RF信号强度（RSSU）、对象状态信标、安全验证码等进行快速过滤性识别；这种动态逐层过滤识别的方式需要支持包括从服务对象设备识别到关联事件识别、从单向识别到互动识别、从静态识别到动态识别、从服务单点识别到多点协同识别，并基于预案配置进行动态安全验证。

技术创新点3. 基于事件预案管理的事件触发响应处理及分类服务规范

服务对象配置：包括对象设备识别（如设备名称、白名单、地址段、验证码等）、信标报文识别（如起始位置、字节数、类别、解析等）、服务对象权限等选项信息；

事件预案配置：事件预案包括事件触发条件及其响应处理方式及分类服务规范。事件触发条件包括设备定时事件、值域变化事件；事件响应处理方式包括监测数据记录/备份、监测数据上传、获取对象设备数据、反向信息通知、联动外设控制、信标广播配置等。分类服务规范是对于事件响应处理方式所对应的数据交互及设备控制的方法与流程的规范。

分类服务规范管理包括分类服务代码、服务类别、服务内容范围、任务分配方式及其相关机制的规范；所述任务分配管理既包括健康监测监护的服务预案的任务配置；也包括面向实际服务对象时协同处理过程将不同的协同处理任务分配到局域主机（工作站）、智能网关、服务节点以及移动互联网终端以及服务器本机不同处理模块。

技术创新点4：基于服务对象自身状态与周边节点资源的模式管理与切换策略

当服务对象设备侦测到附近有有可获得服务的感知节点网络时，可自动关闭非必需的其它无线定位与远程通讯模式；反之，当服务对象设备一段时间内侦测不到附近有感知服务节点网络时，将根据自身状态与预设条件决定是否自动开启所需其它无线定位与远程通讯模式。

这种模式管理与切换策略包括基于电池余量的定位模式管理策略，上述“自身状态”最重要的就是电池余量。该状态决定其它无线定位与通讯模式的开启条件与开启频率、远程通讯传送定位数据的频率等。

示例如下：①当电池电量较充裕时，只要附近没有蓝牙联动节点网络，就按按正常条件与频率打开其它无线定位与远程通讯模式；②当电池余量降低到一定程度时，将降低开启其它无线定位与远程通讯模式的频率；③而当电池余量严重不足时，非紧急情况不再开启其它无线定位与远程通讯模式；④当电池余量超低而无法支持其它无线定位或远程通讯模式时，可以只开启慢频蓝牙呼叫信标。