面向目標(biāo)跟蹤的自組織傳感網(wǎng)研究.pdf

1、傳感器網(wǎng)絡(luò)是由大量自治的微型感知設(shè)備以Ad-Hoc等方式構(gòu)建形成，并能夠協(xié)同地對某種物理現(xiàn)象進(jìn)行感知的網(wǎng)絡(luò)，目標(biāo)跟蹤是傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的重要方面。本文詳細(xì)分析了將自組織傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用于目標(biāo)跟蹤應(yīng)用所必須解決的多個(gè)關(guān)鍵問題——布局、覆蓋和節(jié)點(diǎn)定位，并針對這些相互關(guān)聯(lián)的問題提出了一套較完整的創(chuàng)新性解決方案。本文所做的主要工作如下： 1.提出了一種目標(biāo)相關(guān)的傳感器網(wǎng)絡(luò)布局方法。針對實(shí)物實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)的傳感器布局方面的問題，本文提出了目標(biāo)相關(guān)

2、的虛擬力布局方法，用這種方法可令原本隨機(jī)分布的傳感器自組織地合理排布于“感興趣區(qū)域”(ROI)中，基于這種傳感器布局，傳感器之間可以根據(jù)目標(biāo)位置動(dòng)態(tài)調(diào)整自身位置，以獲取更好的觀測效果。在此基礎(chǔ)上，我們還進(jìn)一步提出了根據(jù)傳感器重要性進(jìn)行節(jié)點(diǎn)保護(hù)的策略。 2.提出了基于覆蓋的傳感器網(wǎng)絡(luò)布局分析和改進(jìn)策略。為了分析布局的性能并對布局進(jìn)行改進(jìn)，本文針對區(qū)域覆蓋進(jìn)行了分析，提出了一種新穎的對ROI的正三角形區(qū)域劃分方法，并基于此分析得出了

3、傳感器網(wǎng)絡(luò)的覆蓋和連通概率與節(jié)點(diǎn)感知半徑、發(fā)射半徑、失效概率及節(jié)點(diǎn)數(shù)量的關(guān)系，該關(guān)系對傳感器網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建具有一定的指導(dǎo)意義。同時(shí)，本文還分析了柵欄覆蓋問題，并基于對最大支撐路徑的分析和實(shí)驗(yàn)得出了增量式傳感器布局的啟發(fā)式規(guī)則，這些規(guī)則可以用來分析和完善已有布局中存在的弱點(diǎn)或漏洞。 3.提出了一種新的基于移動(dòng)燈塔最優(yōu)路徑的傳感器定位方法。當(dāng)布局和覆蓋分析完成后，本文針對矩形ROI和任意形狀ROI分別給出了移動(dòng)最優(yōu)燈塔信號發(fā)射點(diǎn)獲取算法

4、，并結(jié)合旅行商算法得到周游發(fā)射點(diǎn)的最優(yōu)路徑作為燈塔移動(dòng)路徑。當(dāng)移動(dòng)燈塔按最優(yōu)路徑移動(dòng)并在預(yù)定發(fā)射點(diǎn)發(fā)送無線電信號時(shí)，待定位的傳感器節(jié)點(diǎn)即可根據(jù)三邊測量法計(jì)算自身坐標(biāo)，完成定位。此外，這種方法中體現(xiàn)了基于最優(yōu)位置遍歷的移動(dòng)燈塔路徑設(shè)計(jì)思想，這一想法很容易與現(xiàn)有的各種基于燈塔布局的定位算法相結(jié)合，得到一系列滿足不同性能要求的燈塔路徑，從而可利用移動(dòng)燈塔完成原本需要多個(gè)燈塔形成特定布局方能完成的定位工作，這大大擴(kuò)展了移動(dòng)燈塔定位方法的適用范圍