無線傳感器網(wǎng)絡(luò)分布式目標(biāo)跟蹤問題研究.pdf

1、目標(biāo)跟蹤是無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中最重要的應(yīng)用之一。在資源受限的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中追蹤移動目標(biāo)，需要大量的節(jié)點協(xié)同工作，還需要處理和傳輸大量的數(shù)據(jù)。為了充分利用資源，需要設(shè)計一個能夠綜合考慮能量消耗、數(shù)據(jù)傳輸量與跟蹤精度之間均衡的分布式目標(biāo)跟蹤方案。論文研究了基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的目標(biāo)跟蹤問題，主要對跟蹤過程中節(jié)點的組織與選擇、目標(biāo)狀態(tài)估計、自適應(yīng)目標(biāo)跟蹤策略以及目標(biāo)丟失的恢復(fù)問題進(jìn)行深入研究，如下:
　　研究了目標(biāo)跟蹤中隨著目標(biāo)的運(yùn)動變化，

2、網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的動態(tài)自組織問題。分析了節(jié)點間的能量消耗模型，并總結(jié)了節(jié)點數(shù)、通信距離與能耗之間的關(guān)系，基于移動目標(biāo)的預(yù)測位置，提出了節(jié)點動態(tài)協(xié)作最近鄰的自組織策略。分析了簇成員節(jié)點間的關(guān)系，并考慮節(jié)點剩余能量，提出簇成員冗余節(jié)點刪除的改進(jìn)協(xié)作最近鄰自組織策略，使每一步所需節(jié)點數(shù)目最少，從而降低網(wǎng)絡(luò)的總能耗。該節(jié)點組織方法由于節(jié)點間的單跳通信距離使其具有較好的跟蹤精度的同時能有效的減少能耗。改進(jìn)的方法能在保持跟蹤精度的同時更大程度上減少對節(jié)點數(shù)

3、目的需求。
　　研究了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)多傳感器分布式非線性狀態(tài)估計問題，提出一種基于一致性濾波的分布式擴(kuò)展卡爾曼濾波方法。文中證明了分布式非線性濾波器的狀態(tài)估計值等同于集中非線性估計的結(jié)果，適用于系統(tǒng)過程模型和觀測模型為非線性的目標(biāo)跟蹤應(yīng)用。此外基于傳感器的觀測值、觀測新息和系統(tǒng)估計值，提出了三種改進(jìn)的可擴(kuò)展動態(tài)一致卡爾曼濾波算法，適應(yīng)于不同場合的目標(biāo)跟蹤應(yīng)用。仿真結(jié)果表明，三種方法在跟蹤精度方面與集中卡爾曼濾波性能相當(dāng)，其分布式結(jié)

4、構(gòu)決定了算法具有更強(qiáng)的魯棒性和容錯能力，能提高系統(tǒng)的可靠性。
　　為了滿足指定的跟蹤要求，最大化網(wǎng)絡(luò)的生命周期，研究了自適應(yīng)目標(biāo)跟蹤協(xié)議，提出了兩種自適應(yīng)目標(biāo)跟蹤跟蹤協(xié)議，即采樣間隔自適應(yīng)跟蹤和雙重自適應(yīng)目標(biāo)跟蹤策略。前者能夠根據(jù)跟蹤的誤差大小自適應(yīng)調(diào)整采樣速率，是一種能效方法。當(dāng)跟蹤過程已經(jīng)采用最小采樣間隔，但其跟蹤精度仍不能滿足要求時，則采用雙重自適應(yīng)跟蹤策略自動調(diào)整節(jié)點喚醒區(qū)域激活更多節(jié)點參與跟蹤，仿真結(jié)果標(biāo)明，自適應(yīng)協(xié)議能