無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)目標(biāo)跟蹤協(xié)議的研究.pdf

1、無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)(WirelessSensorNetwork,WSN)是一種新興的網(wǎng)絡(luò)，它具有自組織性、動(dòng)態(tài)性組網(wǎng)、高容錯(cuò)性等優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)用領(lǐng)域極為廣泛。在WSN的眾多應(yīng)用中，移動(dòng)目標(biāo)跟蹤是一個(gè)非常重要的應(yīng)用，對(duì)目標(biāo)跟蹤技術(shù)的研究也成為當(dāng)前WSN研究的熱點(diǎn)之一。
　　動(dòng)態(tài)跟蹤組是WSN目標(biāo)跟蹤應(yīng)用中的較為常用的跟蹤方式，但該方式下簇頭的能耗較大，而且簇頭失效易導(dǎo)致目標(biāo)丟失。針對(duì)以上問(wèn)題，本文對(duì)動(dòng)態(tài)簇結(jié)構(gòu)進(jìn)行了改進(jìn)，在動(dòng)態(tài)簇中設(shè)計(jì)了一種新

2、的節(jié)點(diǎn)狀態(tài)：輔助節(jié)點(diǎn)。輔助節(jié)點(diǎn)負(fù)載了傳統(tǒng)簇頭的主要計(jì)算任務(wù)，使得簇頭負(fù)載減輕，簇內(nèi)負(fù)載更加均衡。在此基礎(chǔ)上，本文提出一種雙節(jié)點(diǎn)協(xié)作目標(biāo)跟蹤協(xié)議TNCT，該協(xié)議對(duì)改進(jìn)的動(dòng)態(tài)簇結(jié)構(gòu)的構(gòu)建過(guò)程進(jìn)行了詳細(xì)的描述，對(duì)簇頭和輔助節(jié)點(diǎn)的選擇提供了具體的規(guī)則，對(duì)簇頭和輔助節(jié)點(diǎn)的職責(zé)進(jìn)行了重新定義，通過(guò)簇頭和輔助節(jié)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)雙節(jié)點(diǎn)協(xié)作目標(biāo)跟蹤算法。為提高跟蹤精度，輔助節(jié)點(diǎn)采用擴(kuò)展卡爾曼濾波（ExtendedKalmanFilter,EKF）算法對(duì)目標(biāo)運(yùn)動(dòng)軌跡

3、進(jìn)行估計(jì)和預(yù)測(cè)。
　　針對(duì)目標(biāo)變速問(wèn)題，本文給出一種采樣周期自適應(yīng)算法，即動(dòng)態(tài)跟蹤組依據(jù)目標(biāo)當(dāng)前運(yùn)動(dòng)速度，并結(jié)合目標(biāo)變速幅度動(dòng)態(tài)地調(diào)整跟蹤組的采樣周期。在目標(biāo)加速時(shí)縮短采樣周期從而降低目標(biāo)丟失概率；在目標(biāo)減速或靜止時(shí)延長(zhǎng)采樣周期從而降低網(wǎng)絡(luò)能耗，增強(qiáng)了跟蹤算法的自適應(yīng)性和能效性。為了進(jìn)一步地降低跟蹤組中簇頭或輔助節(jié)點(diǎn)失效所造成的影響，本文設(shè)計(jì)了一種輕量級(jí)跟蹤組容錯(cuò)機(jī)制，該機(jī)制通過(guò)對(duì)簇頭和輔助節(jié)點(diǎn)進(jìn)行容錯(cuò)處理，實(shí)現(xiàn)簇頭失效時(shí)的快速移