基于增量部署的无线传感器网络目标跟踪方法研究

目的基于无线传感器网络(wireless sensor network,WSN)进行运动目标定位和跟踪问题研究。方法利用双曲线交汇法建立无线传感器网络目标定位的数学模型,并在此基础之上提出一种基于增量部署的方法对运动目标进行定位和跟踪。结果与结论仿真结果显示该方法能够有效地对目标进行跟踪定位。此外,通过仿真发现了基于此方法的无线传感器网络所需的传感器数量与目标的运动状态、传感器节点的投放距离以及角度等之间的关系。     

基于WSN的目标定位跟踪在C4ISRT中的应用

通过对无线传感器网络的体系结构、节点组成以及网络特点的深入分析,研究了无线传感器网络在军事方面的应用。重点研究了无线传感器网络在C4ISRT中的应用,特别是用于战场环境侦查与监控、目标定位、目标跟踪、毁伤效果评估等领域的应用。由于无线传感器网络在信息获取、传输和监测中具有独特的优势,必将成为未来C4ISRT系统中不可或缺的一部分。     

一种基于无线传感器网络的分布式目标跟踪算法

将无线传感器网络与接收信号强度指示测距技术相结合,研究了移动目标的分布式跟踪算法。根据传感器节点与移动目标的相对位置,将节点动态组织成簇,簇头节点作为簇的数据处理中心,利用扩展卡尔曼滤波形成对移动目标位置的本地估计。随着目标的移动,本地估计在簇头节点间传递。仿真结果表明,基于无线传感器网络的分布式目标跟踪算法在精度、收敛性和实时性等方面达到很好的跟踪效果。     

一种改进的无线传感器网络目标跟踪机制

针对无线传感器网络环境下运动目标跟踪问题,采用簇-树层次型的网络拓扑模型,提出了一种在该模型中改进的各传感器节点的工作机制.详细介绍了模型中节点的工作流程,并通过无线传感器网络中的能量模型方程与原节点工作机制中能量消耗进行比较,实现对网络中运动目标的跟踪.结果表明在不影响跟踪精度的条件下,改进的工作机制可以有效降低通信能量的开销.     

分布式粒子滤波算法在面向跟踪的无线传感器网络中的应用

无线传感器网络在目标跟踪应用中的优势主要体现在跟踪更精细可靠且及时隐蔽,但是由于传感器网络中没有中心控制机制,无线通信的带宽有限,这就要求采用合理的跟踪策略,高效的分布式信息处理算法.将"ad hoc跟踪群"的概念移植到面向跟踪的无线传感器网络中作为传感器的组织策略,并和适用范围较大的粒子滤波相结合实现跟踪任务.仿真实验证明,在不影响跟踪精度要求的情况下,此方案能够降低通信能量开销.     

基于能效的分布式轻量级WSN目标跟踪算法

针对不确定性复杂运动目标跟踪中的节点调度以及节能问题,提出了基于能效的无线传感器网络分布式多节点协作的目标跟踪算法.根据监控区域内目标的运动状态以及局部区域的节点密度,利用节点的剩余能量和调度情况,确定无线传感器网络在跟踪目标过程中的簇规模,使网络的局部能量消耗达到均衡.利用高斯Cost-Reference粒子滤波对目标进行跟踪,以减少对噪声建模的依赖性.仿真结果表明,该算法达到了跟踪精度的要求,解决了节点调度问题,并有效地均衡了网络能耗.     

无线传感器网络自适应动态簇目标跟踪策略

考虑到无线传感器网络的特点及目标跟踪对实时性要求较高,提出一种基于动态簇的无线传感器网络目标跟踪策略.当目标出现时,基于节点管理机制采用层次分析法选举簇首,定义节点跟踪权值作为参与跟踪的依据,并建立动态簇.目标监视过程中,根据实际跟踪质量自适应调整动态簇规模;为了避免目标丢失,在自适应机制的基础上提出目标恢复机制.目标离开后,解散动态簇,释放节点资源.采用NS2对所提算法进行仿真测试,结果表明,基于动态簇的跟踪策略能够以较少的通信开销为代价获得很好的目标捕获率.     

无线传感器网络下的粒子滤波分布式目标跟踪算法

针对无线传感器网络环境下的机动目标跟踪问题,提出了一种描述目标机动加速度的目标状态空间模型,以此模型为基础开发出基于粒子滤波的单目标和多目标跟踪算法.基本思想是:在状态空间中通过寻找一组传播的随机样本来获得近似后验概率分布,并以样本均值代替积分运算,从而求得最小状态方差估计.仿真结果表明,所提算法可以较好地解决无线传感器网络环境下的机动目标跟踪问题,速度跟踪精度、机动加速度跟踪精度均较经典分布式粒子滤波算法分别提高20%、27%.     

基于曲线拟合的无线传感器网络目标定位算法

针对无线传感器网络的目标定位精度问题,提出了一种基于曲线拟合的目标定位算法.采用最小二乘法对目标经过的各个位置进行拟合,计算出近似目标运动轨迹的曲线参数;进而通过分段曲线拟合的方式,引入更多位置信息参加目标定位,从而减少定位过程中的误差因素,最终实现对网络中运动目标的定位与跟踪.实验结果表明,该算法具有比一般曲线拟合方法更高的目标定位精度,有效提高了无线传感器网络目标定位的准确性.     

无线传感器网络中基于网格的目标跟踪算法

提出了一种适用于无线传感器网络中基于网格的目标跟踪算法,以解决在目标跟踪过程中信任度(belief)更新和传感器节点信息贡献量估计问题.该算法对信任度进行非参数化表示,用基于网格的算法对序列贝叶斯滤波过程进行实现.并且利用目标位置预测和基于网格的算法在不预先获知传感器节点测量数据的情况下,对节点的信息贡献量进行估算.在资源受限的无线传感器网络中,该算法在降低计算复杂度、提高算法适用范围方面都有显著改进.最后在仿真环境中验证了基于网格的目标跟踪算法的有效性.     

Multi-objective optimization sensor node scheduling for target tracking in wireless sensor network

Target tracking in wireless sensor network usually schedules a subset of sensor nodes to constitute a tasking cluster to collaboratively track a target.For the goals of saving energy consumption,prolonging network lifetime and improving tracking accuracy,sensor node scheduling for target tracking is indeed a multi-objective optimization problem.In this paper,a multi-objective optimization sensor node scheduling algorithm is proposed.It employs the unscented Kalman filtering algorithm for target state estimation and establishes tracking accuracy index,predicts the energy consumption of candidate sensor nodes,analyzes the relationship between network lifetime and remaining energy balance so as to construct energy efficiency index.Simulation results show that,compared with the existing sensor node scheduling,our proposed algorithm can achieve superior tracking accuracy and energy efficiency.     

无线传感网络中分布式粒子滤波的目标追踪算法

在给出无线传感网络的传感器配置模型的基础上,提出了一种分布式粒子滤波DPF(d istributedparticle filter)算法,并实现了对网络中的一个运动目标的追踪。利用传感器模型,可将网络划分为一系列不相联系的传感器组,并在每个传感器组上运行一个局部粒子滤波,通过中心节点将估计状态传递给下一个传感器组的中心节点,依次实施对目标定位、跟踪。为减少网络间的通讯负荷和节约传感器节点能量,使用了高斯混合器模型(GMM),对局部粒子滤波的粒子和相应的权值进行近似;并提出了根据估计误差自适应激活传感器的优化算法。仿真结果表明,基于GMM近似的DPF在保持较高的估计精度的同时,能够大幅度减少网络间的通讯负荷。     

一种海面目标定位跟踪方法

针对海面可疑目标定位跟踪问题,提出在海面部署无线传感器网络。通过已知节点与未知节点之间的位置关系,估计出未知节点的位置坐标;建立跟踪质点与目标的误差系统方程,考虑网络延时,分为理想和有海浪干扰两种情况:理想情况下,给出系统渐近稳定的条件,并通过定义李雅普诺夫函数和Schur定理进行证明,求解线性矩阵不等式,得到控制器,使系统渐近稳定;当系统存在海浪干扰时,给出H∞控制的条件,并证明此条件下,控制器可使系统渐近稳定,由此实现对目标的跟踪。数值仿真验证了所设计定位跟踪方法的有效性。     

一种速度自适应的无线传感网络目标跟踪算法

提出了一种速度自适应的无线传感网络目标跟踪算法,在定位策略上,它利用历史信息对物体的运动趋势进行预测,从而动态调整传感节点的采样频率,达到节约能量的目的;在结果传送方面,引入了SGEAR(Simplified GEAR)路由机制,通过在路由选择的过程中同时考虑地理信息和能量信息来实现在较大范围的负载均衡.该算法实现了对速度大小和方向两个维度的自适应,因此可以在保证定位精确度的前提下有效地延长系统的生命周期.     

传感器网络下目标追踪实验设计

文中设计了一种无线传感器网络下的移动目标追踪实验,介绍如何在模拟器上实现网络节点部署、组织和追踪移动目标。实验中移动物体依据真实出租车轨迹、高斯马尔科夫模型或随机路点模型进行移动;网络中节点则依照粒子滤波算法进行目标追踪和数据采集。该实验作为《无线传感器网络》课程的配套实验,有利于学生更好地理解基础理论知识,并且能锻炼学生在无线传感器网络模拟器上的实际编程能力。     

无线传感器网络中的目标跟踪算法

在综合分析大量文献和最新研究结果的基础上,探讨无线传感器网络目标定位和跟踪算法的性能评价标准和分类方法,着重研究近年来该领域具有代表性的算法和特点,给出了比较结果及相应分析,并指出进一步的研究方向。     

无线传感器网络中可信的节点选择算法

以目标跟踪为背景,讨论无线传感器网络中如何利用节点的协作实现可信协作目标跟踪.首先利用传感器节点的检测概率建立节点的可信模型.然后,基于这个模型,综合考虑节点的信息贡献量和通信开销,建立了一个节点选择的最优化模型.最后,通过仿真来验证算法的有效性.