無線傳感器網(wǎng)絡(luò)目標(biāo)跟蹤研究.pdf

1、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)由很多個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)組成，每個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)具有感知、存儲(chǔ)、處理環(huán)境信息和與其他節(jié)點(diǎn)進(jìn)行無線通信的功能。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)可以應(yīng)用在很多領(lǐng)域，其中一個(gè)重要應(yīng)用就是目標(biāo)跟蹤，可以應(yīng)用在軍事、環(huán)境監(jiān)測(cè)、衛(wèi)生醫(yī)療等領(lǐng)域。網(wǎng)絡(luò)覆蓋策略、路由協(xié)議、數(shù)據(jù)傳輸算法、目標(biāo)跟蹤算法是基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的目標(biāo)跟蹤中要解決的幾個(gè)關(guān)鍵問題，論文對(duì)這幾項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了研究，主要工作包括以下幾個(gè)方面:
　　(1)由于被監(jiān)測(cè)區(qū)域中環(huán)境的復(fù)雜性，傳感器通常是

2、由飛機(jī)進(jìn)行播撒，因此在被監(jiān)測(cè)區(qū)域內(nèi)可能會(huì)出現(xiàn)覆蓋空洞，導(dǎo)致傳感器不能準(zhǔn)確地感知到目標(biāo)的出現(xiàn)。通過引入移動(dòng)傳感器，傳感器通過自主移動(dòng)實(shí)現(xiàn)對(duì)網(wǎng)絡(luò)的覆蓋，因此提出了一種節(jié)點(diǎn)部署算法，能夠滿足三種不同環(huán)境下對(duì)網(wǎng)絡(luò)的覆蓋需求，同時(shí)在算法執(zhí)行的過程中始終維持網(wǎng)絡(luò)的連通性。算法包括兩個(gè)部分，覆蓋增強(qiáng)部分提出了一種增強(qiáng)型的基于虛擬力的算法，維持網(wǎng)絡(luò)連通性的部分在維持連通性和保證算法收斂速度之間采用一種折中機(jī)制。理論分析和仿真實(shí)驗(yàn)證明了算法的有效性。

3、r>　　(2)由于傳感器能耗的大部分用于數(shù)據(jù)傳輸，因此，需要通過引入移動(dòng)小車來代替?zhèn)鹘y(tǒng)的多跳路由，如何降低節(jié)點(diǎn)傳輸數(shù)據(jù)的能耗并降低數(shù)據(jù)延遲是一個(gè)需要解決的問題。一種應(yīng)用移動(dòng)小車進(jìn)行數(shù)據(jù)采集的算法被提出。首先，設(shè)計(jì)了一種自組織的分簇算法，然后，網(wǎng)絡(luò)被構(gòu)建成了一個(gè)三層的簇結(jié)構(gòu)，在層次型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，提出了一種移動(dòng)小車的調(diào)度方案。仿真分析證明這種算法在降低能耗和數(shù)據(jù)延遲方面優(yōu)于其他算法。
　　(3)傳統(tǒng)的多目標(biāo)跟蹤算法主要研究如何獲

4、得每一個(gè)目標(biāo)的運(yùn)動(dòng)軌跡。由于目標(biāo)群中目標(biāo)的運(yùn)動(dòng)具有一致性，所以不需要消耗傳感器有限的資源來計(jì)算每個(gè)目標(biāo)的軌跡。因此，目標(biāo)群的跟蹤問題被建模成跟蹤目標(biāo)群覆蓋的區(qū)域的問題。在每個(gè)采樣時(shí)刻，根據(jù)傳感器的位置和目標(biāo)發(fā)出的信號(hào)的到達(dá)角度信息，計(jì)算對(duì)目標(biāo)群的估計(jì)區(qū)域。通過算法分析得到了跟蹤精度的限定范圍，仿真結(jié)果顯示了文中提出的這種跟蹤算法的性能優(yōu)于Hull_Algorithm，而且隨著節(jié)點(diǎn)密度的增加，這種目標(biāo)跟蹤算法在提高跟蹤精確度方面的優(yōu)越性體

5、現(xiàn)得越來越明顯。
　　(4)由于傳感器攜帶的電池能量有限，需要在降低能耗和維持跟蹤精度之間找到一個(gè)平衡點(diǎn)。為了解決這個(gè)問題，提出了一種節(jié)能的單目標(biāo)跟蹤算法?！罢{(diào)度節(jié)點(diǎn)”相互協(xié)作，指揮普通節(jié)點(diǎn)在幾種工作模式之間進(jìn)行轉(zhuǎn)換來跟蹤目標(biāo)。因?yàn)楣?jié)點(diǎn)處于活動(dòng)模式時(shí)消耗的能量要大于監(jiān)測(cè)模式和休眠模式，在每個(gè)采樣階段，根據(jù)選擇機(jī)制選擇一小部分節(jié)點(diǎn)處于活動(dòng)模式跟蹤目標(biāo)，同時(shí)，其他節(jié)點(diǎn)處于休眠模式。性能分析和仿真結(jié)果顯示，和其他跟蹤算法相比，本文提出的