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.     

异步无线传感网络同时定位与跟踪算法

针对异步无线传感网络环境下同时节点定位和目标跟踪问题,提出了一种可以同时进行传感器节点定位和目标跟踪的算法.该算法利用增广状态向量法对目标状态和节点位置进行同时估计,并利用固定点平滑算法对目标状态进行最优估计,实现了异步无线传感网络环境下的目标状态的最优估计以及节点位置的估计.结合节点位置和目标状态的增广状态向量取代了传统目标跟踪算法中的状态向量,在滤波算法中被用于节点位置和目标状态的同时估计.仿真实验证明:在相同的测量次数和通信次数情况下,本算法不但能够取得更高的节点位置估计精度和目标状态估计精度,而且能够取得更多目标状态的估计结果.     

不确定重尾量测噪声干扰下的鲁棒目标跟踪算法

在大多数目标跟踪方法中,通常假设量测噪声服从参数已知的高斯分布或对称重尾分布,但其非常受限并且在实际过程中常常无法得到满足。因此,针对存在不确定重尾量测噪声干扰下的目标跟踪问题,提出基于变分推理的鲁棒容积卡尔曼滤波算法。该算法利用Skew-T分布对不确定重尾量测噪声进行建模,在基于容积规则的数值积分过程中,结合变分推理将Skew-T分布量测噪声参数与系统状态变量进行联合递归计算,通过对近似后验概率密度函数进行变分迭代,获得系统模型和不对称重尾量测噪声参数。仿真结果表明,该算法相比变分贝叶斯扩展卡尔曼滤波算法具有较高的滤波精度。     

基于不确定度量化加权的CKF算法

针对传感器网络中每个传感器节点的邻接节点状态估计值不确定度不同的问题,提出一种基于不确定度量化加权的一致性卡尔曼滤波算法(CKF).该算法通过考虑节点度数对于传感器网络估计精度的影响,结合节点度数提出了一种衡量邻接节点状态估计值不确定度的量化函数,并把量化值作为该邻接节点与当前节点的状态估计值偏差的融合权重引入一致性协议中,利用优化后的一致性协议对传感器节点先验估计值进行更新,可提高一致性卡尔曼滤波算法的估计精度;算法同时具有非一致性误差小和鲁棒性强等特点.最后在3种不同网络类型下,通过动态目标跟踪实验仿真验证了算法的有效性.     

采用多目标差分进化的移动Ad Hoc网络节能路由算法

为了在节点的能量消耗和最优路由之间找到一个平衡,根据多目标差分进化算法原理,提出一种基于多目标差分进化的移动Ad Hoc网络节能路由算法.该算法把路由代价和网络生存时间作为2个优化目标,采用适应值变换的约束处理技术、非支配排序和拥挤距离技术进行优化.在优化过程中,提出适合差分进化算法的变异、交叉和选择策略.结果表明:该算法在网络生存时间和最优路由方面具有较好的优势,并保证了较高的包传递率.     

约束仅方位跟踪粒子滤波器研究

该文研究了杂波干扰下适用于平面机动目标实时定位的粒子滤波器的设计和实现.运用贝叶斯递推方法,分析了通用粒子滤波算法.应用马尔可夫链理论,建立了目标机动的多模式模型.针对约束仅方位跟踪(CBOT)的实际条件,推导了粒子滤波器中的最优重要密度公式.综合粒子滤波算法和约束仅方位跟踪理论,得出了约束仅方位跟踪粒子滤波器的伪码.对约束仅方位跟踪粒子滤波器的研究表明:在目标受到道路图之类的约束假设下,可以去除对本站作特定机动的要求;可在杂波环境中、目标作任意非线性机动的情况下,实现仅方位跟踪;跟踪定位距离大、角度宽;采用最优重要密度,可大大减少粒子数,降低计算量.     

多媒体传感器网络中被动目标定位算法

针对被动目标定位问题,提出了一种多视觉感知节点协同定位算法.与传统的视觉目标定位方法不同,该算法无需进行训练或特征识别,而是各个节点基于机器视觉理论,将目标投影为定位平面上的一条直线,并使用Hough变换将该直线映射为Hough空间中的一个离散点,最后对离散点进行正弦曲线拟合,拟合参数即为目标的最终位置估计.根据视觉感...     

WSN中基于多目标优化的协同任务分配算法

对无线传感器网络目标跟踪中的协同任务分配机制进行了研究,针对一般任务分配算法中优化目标单一的缺陷,提出了一种基于多目标优化的任务分配算法.首先,建立了基于动态联盟的具有跟踪精度、系统能耗、负载均衡等多个目标参数的优化模型,并采用多目标进化算法NSGA-Ⅱ对模型进行求解;然后,提出了一种基于折中度的决策精选策略,从最优解集中决策出最终的任务分配方案.针对跟踪精度、能耗、负载均衡的仿真结果表明:所提算法可以对多个目标并行优化,较快收敛到全局最优解;与一般任务分配算法相比,该算法可获得更佳的调度结果.     

改进粒子滤波在行人跟踪中的应用

为提高粒子滤波在目标跟踪中的性能,将萤火虫算法(Firefly Algorithm,FA)的优化思想引入粒子滤波,并用自适应差分进化(Self-adaptive Differential Evolution,SaDE)算法代替粒子滤波的重采样,提出一种改进的粒子滤波跟踪算法,并采用新的跟踪特征HSV-iLBP进行跟踪.该算法将FA用于粒子滤波的重要性采样,通过计算迭代来抽取更加有效的粒子,并将粒子滤波的重采样过程看作求解目标函数的最值问题,通过自适应差分进化算法的迭代寻找最优粒子,改善粒子的退化和贫化问题.HSV-iLBP模型由于结合了维数低的HSV颜色特征和iLBP纹理特征,从而在提高跟踪鲁棒性的同时,能有效降低计算复杂度.通过仿真实验,验证了改进算法在行人跟踪上具有更好的精度和速度.     

贝叶斯优化算法在多目标优化问题中的应用

贝叶斯优化算法是近年来在进化算法领域兴起的一种新兴算法,用贝叶斯网络概率模型来显式地反映变量之间的依赖关系及可行解的分布,更符合实际问题的本质,在众多领域获得应用。针对多目标优化问题,在Pareto优化概念的基础上,用非占先排序及拥挤距离的方法来选择群体,形成解决多目标优化算法的Pareto贝叶斯优化算法,实验结果表明,Pareto贝叶斯优化算法要优于经典多目标优化算法NSGA-II。     

基于BQPSO的无线传感器网络节点调度算法

在多目标跟踪中,要求无线传感器网络在满足跟踪精度的前提下,最大限度地降低对传感器资源的使用。基于这一目的,适当选择节点避免共线度过高,并采用APIT实现精确定位,同时考虑跟踪簇总能耗设计节点调度目标函数,采用二进制量子粒子群优化算法解决传感器资源冲突问题。仿真结果表明:虽然基于BQPSO的节点调度算法比基于PSO的节点调度算法在能耗上增加了17.47%,但定位精度可以提高31.84%。算法在提高定位精度的同时最大限度地降低了对资源的使用,有效延长了无线传感器网络的工作寿命。     

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.     

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.     

空间划分的目标图像识别与跟踪技术

针对多目标识别跟踪算法中存在的低效率、高能耗,易产生误检、漏检等问题,以跟踪精确率、能量损耗为评价指标展开研究.对目前定位与跟踪的相关算法进行分析,提出一种基于空间划分的目标图像识别与跟踪算法.利用空间分簇机制,实时收集目标的位置信息,同时,建立目标丢失与恢复机制,显著提高了目标的识别与跟踪精度,减少能量损耗.结果表明:与常规算法相比,所提算法跟踪成功率提高了10%左右,并能有效减少能量消耗,具有一定的实用价值.     

无线传感器网络的目标跟踪能量优化策略

为了满足无线传感器网络的目标跟踪性能要求,解决节点能量消耗不均衡的问题,建立了面向无线传感器节点底层硬件和时序流程的能量模型,在节点通信过程中使用量化算法对数据进行压缩量化,在此基础上综合考虑节点的跟踪精度及剩余能量,提出了基于能量优化策略的调度算法,并采用双重唤醒/休眠机制来延长网络寿命.该策略采用分布式计算方式,易...     

基于多目标协同优化算法的卫星结构优化设计

针对卫星系统中多目标、多约束、耗时的结构优化问题,建立了卫星结构的多目标协同优化模型.将协同优化方法与全局多目标优化算法相结合,并针对协同优化方法的缺陷采取一些改进措施,提出了协同优化方法与全局多目标优化算法(CO-PE)组合优化方法.以某卫星结构多目标优化问题为例,在iSIGHT优化软件中对卫星结构进行多目标协同优化设计,通过CO-PE组合优化方法获取Pareto最优解集.优化结果表明,多目标协同优化模型能够简化优化问题的复杂度,基于近似模型的CO-PE组合优化方法具有较好的准确性和高效性,对实际工程中类似的复杂结构优化问题具有一定的参考价值.     

k-不相交路径的容错拓扑控制算法

针对无线传感器网络中拓扑控制算法优化目标单一的问题,提出一种既能优化网络能量效率,又能保证网络容错性的k-不相交路径的容错拓扑控制算法.首先,构建传感器节点到sink节点的k条不相交路径,通过增加冗余链路以提高网络的容错性;其次,选择路径能耗、路径中节点功率的标准差及路径跳数检测路径质量;最后,建立多目标规划,并利用智能优化算法对其进行求解,根据k值的不同对路径进行择优选择以达到降低网络能耗并延长网络寿命的目的.仿真实验结果表明,由该算法构造的网络拓扑能有效降低网络能耗,延长网络寿命并提高网络的容错性.     

基于改进强跟踪滤波器的UWB/AHRS紧组合定位方法

针对遮挡环境下的车辆定位问题,提出一种基于改进强跟踪滤波（ISTF）算法的超宽带（UWB）与航姿参考系统（AHRS）紧组合定位方法.该方法使用阈值鉴别UWB测距异常值并消除其影响,将强跟踪滤波（STF）算法应用到紧组合系统的数据融合中,并结合定位模型对算法进行改进,以提高算法的稳定性和对观测噪声的估计精度.仿真与实验结果表明,该方法能在复杂工况下提供车辆精确的定位信息,与UWB单独定位及采用几种非线性滤波算法相比,系统的鲁棒性更强、定位精度更高,具有很强的实用性.      

一种精确的前向散射雷达三维目标跟踪方法

针对一般测量精度下初始状态估计误差大,导致滤波易发散的问题,提出了一种基于解析推导和Leven-berg-Marquardt算法的初始状态估计方法,能够在目标参数测量精度不高的情况下获得比较精确的初始值;针对滤波过程计算量太大、收敛速度慢的问题,结合精确的初始状态估计值和扩展卡尔曼滤波(EKF)实现了前向散射雷达三维目标的精确跟踪.通过仿真和比较分析表明,EKF算法跟踪精度高,收敛速度快,且计算量小.     

基于混沌多目标粒子群算法的综合能源调度

目的 针对当前综合能源系统中资源协同优化效率不足、微网运行经济性和环保性差的问题,提出了一种计及风电储能及不稳定因素的微网优化调度方法。方法 该方法在微网负荷侧需求响应对新能源消纳影响的基础上,以消纳新能源和削峰填谷为目的,提出了优化负荷曲线的方案;然后,考虑微网调度侧风电出力的不稳定性以及微网内部设备的耦合,进行优化调度以降低微网运行成本、减少环境惩罚费用并提高风电消纳平稳性;最后,采用混沌多目标粒子群算法对优化问题进行求解,并在风电不稳定度占比0%、5%、10%和15%时进行了算例仿真分析。结果 当风电不稳定度为10%和加入风电储能,系统运行成本和环境治理费用最少,比方案1和无风电储能少6 919.4元,风电平稳量也提高38 kWh。在电热冷网中,负荷侧加入需求响应后,系统得到稳定运行和能源合理利用,可以很好地满足负荷侧用能需求。从算法对比中,混沌多目标粒子群算法加入自适应权重和变异率后,具有较强的全局搜索能力和更好的准确性。结论 该方法通过合理设置风电不稳定度能够有效降低运行成本和环境惩罚费用,提高风电稳定性,其次,负荷侧的需求响应可以一定程度地削峰填谷和消纳新能源。