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(jià)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(chǔ)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(dòng)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(dòng)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(jì)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(shí)刻的目標(biāo)最近點(diǎn)信息,計(jì)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(jì)出目標(biāo)連續(xù)的運(yùn)動(dòng)軌跡。與其它算法相比,CPA算法具有目標(biāo)跟蹤連續(xù)、估計(jì)目標(biāo)軌跡更接近實(shí)際目標(biāo)運(yùn)動(dòng)的優(yōu)點(diǎn),

4、并且每個(gè)節(jié)點(diǎn)只需要存儲(chǔ)和交換CPA時(shí)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(dòng)窗口平滑處理的方法來抑制噪聲干擾對CPA時(shí)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(shí)間滑動(dòng)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(dòng)態(tài)簇的定位跟蹤機(jī)制,研究結(jié)果表明,基于動(dòng)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(shí),有效地減少網(wǎng)絡(luò)通信消息數(shù)目,降低了系