無線傳感器網(wǎng)絡(luò)基于節(jié)點(diǎn)選擇的目標(biāo)定位跟蹤算法及其應(yīng)用研究.pdf

1、隨著無線通信技術(shù)、微機(jī)電系統(tǒng)和傳感技術(shù)的迅速發(fā)展,無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用領(lǐng)域已經(jīng)越來越廣泛。傳感器網(wǎng)絡(luò)通常由體積小、價格低廉的傳感器節(jié)點(diǎn)構(gòu)成,這些節(jié)點(diǎn)具有信息收集、處理、存儲和轉(zhuǎn)發(fā)的能力。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)可以應(yīng)用在環(huán)境監(jiān)測、戰(zhàn)場監(jiān)視和狀態(tài)檢修等方面,而在眾多應(yīng)用中,目標(biāo)定位和跟蹤一直是無線傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用研究的重點(diǎn)。如何提高移動目標(biāo)的定位和跟蹤準(zhǔn)確度、改善無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的能量有效性是基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的移動目標(biāo)定位和跟蹤研究的關(guān)鍵技術(shù)。

2、>　　 論文首先介紹了目標(biāo)定位跟蹤模型,然后詳細(xì)介紹了幾種目標(biāo)定位算法。論文在分別比較已有的幾種目標(biāo)定位算法的基礎(chǔ)上,重點(diǎn)分析了利用節(jié)點(diǎn)間連線的垂線來確定目標(biāo)的位置的垂線定位算法。在分析影響垂線定位性能關(guān)鍵因素的基礎(chǔ)上,論文提出了一種適合于非測距垂線定位算法的節(jié)點(diǎn)選擇方案以有效地保障垂線定位精度。此外,論文分析了衰落因子估計誤差和噪聲干擾對垂線定位算法性能的影響。論文研究表明,與其他非測距定位算法相比,在合理選擇定位節(jié)點(diǎn)的基礎(chǔ)上垂線定

3、位算法能實(shí)現(xiàn)更準(zhǔn)確的目標(biāo)定位,能夠滿足無線傳感器網(wǎng)絡(luò)目標(biāo)定位跟蹤的需要。
　　 接著,論文分析了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中目標(biāo)跟蹤的研究現(xiàn)狀,并對當(dāng)前幾類重點(diǎn)算法進(jìn)行了分析和比較。論文著重討論了基于最近點(diǎn)(CPA)的目標(biāo)跟蹤算法,CPA算法利用不同節(jié)點(diǎn)采集到的不同時刻的目標(biāo)最近點(diǎn)信息,計算出目標(biāo)的位置、方向和速度,并進(jìn)而在監(jiān)測區(qū)域內(nèi)估計出目標(biāo)連續(xù)的運(yùn)動軌跡。與其它算法相比,CPA算法具有目標(biāo)跟蹤連續(xù)、估計目標(biāo)軌跡更接近實(shí)際目標(biāo)運(yùn)動的優(yōu)點(diǎn),

4、并且每個節(jié)點(diǎn)只需要存儲和交換CPA時間,通信消息開銷小。然后,論文結(jié)合CPA算法提出了一種適合于CPA目標(biāo)定位跟蹤的節(jié)點(diǎn)選擇方案來增強(qiáng)定位跟蹤的性能,并且還提出一種基于滑動窗口平滑處理的方法來抑制噪聲干擾對CPA時間測量的不利影響,從而提高在噪聲環(huán)境下的定位跟蹤精度,提升算法的魯棒性。論文利用OPNET搭建的目標(biāo)定位跟蹤仿真模型,對增強(qiáng)最近點(diǎn)(ECPA)算法、基于節(jié)點(diǎn)選擇的改進(jìn)ECPA定位算法和垂線定位算法進(jìn)行仿真分析,相關(guān)仿真結(jié)果表明

5、基于節(jié)點(diǎn)選擇的改進(jìn)ECPA目標(biāo)定位跟蹤算法的性能整體上要優(yōu)于ECPA算法,采用時間滑動窗的平滑處理可以有效抑制噪聲干擾對ECPA目標(biāo)定位跟蹤性能的不利影響。最后,論文針對CPA算法進(jìn)行了能耗分析的基礎(chǔ)上,為了有效地降低無線傳感器網(wǎng)絡(luò)目標(biāo)定位跟蹤過程中的網(wǎng)絡(luò)能耗,論文針對CPA算法提出了一種基于動態(tài)簇的定位跟蹤機(jī)制,研究結(jié)果表明,基于動態(tài)簇的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)目標(biāo)定位跟蹤機(jī)制可以在保障對目標(biāo)連續(xù)跟蹤的同時,有效地減少網(wǎng)絡(luò)通信消息數(shù)目,降低了系