異步水下傳感器網絡目標跟蹤算法研究.pdf

1、水下傳感器網絡在海洋環(huán)境監(jiān)測、海底資源探測、災難預警、輔助導航、闖入目標的監(jiān)測與跟蹤等方面具有廣闊的應用前景，成為各國科研機構和學者們共同關注的一個熱點課題。水下傳感器網絡以水聲信號為通信媒介，水下傳感器節(jié)點具有分布范圍廣且稀疏的特性。由此導致在闖入目標的監(jiān)測與跟蹤應用中，不同的傳感器節(jié)點很難獲得對運動目標同一時刻狀態(tài)的同步測量值。因此，傳統(tǒng)的基于同步測量的目標跟蹤算法，在水下傳感器網絡中無法適用。
　　鑒于水下傳感器網絡中不同傳

2、感器節(jié)點測量的異步性，本文對異步水下傳感器網絡中基于異步測量的目標跟蹤算法進行了深入研究，具體研究內容包括:
　　(1)從濾波的角度對異步水下傳感器網絡的目標跟蹤問題進行研究，提出了一種基于預測估計的異步序貫濾波算法。首先，利用預測估計方法，將不同時刻目標狀態(tài)的測量值關聯到同一時刻目標狀態(tài)的估計;然后，根據序貫濾波方法，推導出基于預測估計的異步序貫濾波過程;最后，結合該異步序貫濾波過程，提出了異步序貫卡爾曼濾波算法和異步序貫粒子濾

3、波算法。
　　(2)從平滑睜角度對異步水下傳感器網絡的目標跟蹤問題進行研究，提出了一種基于固定點平滑的異步濾波算法。該算法擯棄了現有算法把不同時刻的測量值通過某種方式關聯到同一時刻目標狀態(tài)估計的算法思想。首先，利用每個時刻目標狀態(tài)的單個測量值對目標狀態(tài)進行前向濾波，以得到對目標狀態(tài)的不完全后驗估計;然后，對不完全后驗估計結果進行固定點平滑處理，以得到對目標狀態(tài)的完全后驗估計。
　　(3)對異步水下傳感器網絡中傳感器節(jié)點本身存

4、在測量偏置、以及非高斯隨機測量噪聲的問題進行研究，提出了一種帶測量偏置估計的魯棒異步濾波算法。首先，利用非零均值且協方差變化的高斯分布，對傳感器節(jié)點的測量偏置和隨機測量噪聲進行建模;然后，根據正態(tài)-逆威沙特分布對噪聲模型參數進行擬合，并通過變分貝葉斯近似方法對該正態(tài)-逆威沙特分布參數的更新過程進行求解;最后，利用基于固定點平滑的異步濾波算法，對目標狀態(tài)和測量偏置進行迭代估計。
　　(4)對異步水下傳感器網絡中傳感器節(jié)點精確位置未知