傳感器網(wǎng)絡(luò)多目標(biāo)協(xié)同跟蹤技術(shù)的研究.pdf

1、隨著運(yùn)載火箭和航天器技術(shù)的飛速發(fā)展，人類的活動(dòng)空間從陸地、海洋、天空擴(kuò)展到了太空。在新軍事變革的引領(lǐng)下，太空成為未來戰(zhàn)爭(zhēng)的制高點(diǎn)，制太空信息權(quán)是奪取高科技戰(zhàn)爭(zhēng)勝利的必備因素。衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)作為實(shí)現(xiàn)太空信息對(duì)抗的有效手段，具有重要的軍事價(jià)值和廣闊的發(fā)展前景。
　　然而，衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)數(shù)量眾多，單個(gè)節(jié)點(diǎn)的感知、處理能力有限，網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)變化，應(yīng)用環(huán)境復(fù)雜多樣，這些特點(diǎn)從基礎(chǔ)理論和工程實(shí)際兩個(gè)層面給網(wǎng)絡(luò)的協(xié)同應(yīng)用帶來巨大挑戰(zhàn)。因此，本文圍繞

2、大規(guī)模高動(dòng)態(tài)立體衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)協(xié)同技術(shù)這個(gè)核心，以跟蹤多個(gè)空間機(jī)動(dòng)目標(biāo)為背景，首次將多智能體理論引入到具有高動(dòng)態(tài)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的空間網(wǎng)絡(luò)中，構(gòu)建了基于移動(dòng)動(dòng)態(tài)聯(lián)盟的衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)多機(jī)動(dòng)目標(biāo)協(xié)同跟蹤理論和仿真模型，并深入研究了其中的幾項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)。本文主要研究?jī)?nèi)容概述如下：
　　1.針對(duì)空間移動(dòng)目標(biāo)跟蹤這個(gè)背景，結(jié)合移動(dòng)智能體和動(dòng)態(tài)聯(lián)盟的基本思想，引入移動(dòng)動(dòng)態(tài)聯(lián)盟的概念，并以此為基礎(chǔ)發(fā)展了基于移動(dòng)動(dòng)態(tài)聯(lián)盟的衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)多機(jī)動(dòng)目標(biāo)協(xié)同跟蹤理論。該理論將協(xié)同跟

3、蹤過程分為動(dòng)態(tài)聯(lián)盟形成、聯(lián)盟內(nèi)部的協(xié)同信息處理和動(dòng)態(tài)聯(lián)盟交接三個(gè)步驟，從理論上解決了大規(guī)模高動(dòng)態(tài)立體衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)協(xié)同跟蹤多個(gè)空間移動(dòng)目標(biāo)的難題。
　　2.針對(duì)衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)協(xié)同跟蹤多目標(biāo)時(shí)的動(dòng)態(tài)聯(lián)盟形成問題，提出了一種基于合作博弈的動(dòng)態(tài)聯(lián)盟形成算法。首先采用彈性神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型對(duì)衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行多任務(wù)集合劃分，然后對(duì)多動(dòng)態(tài)聯(lián)盟形成問題建模，提出了基于合作博弈的移動(dòng)動(dòng)態(tài)聯(lián)盟形成算法，解決了多目標(biāo)跟蹤時(shí)多個(gè)動(dòng)態(tài)聯(lián)盟自組織形成的難題，同時(shí)在整體的跟蹤過程

4、中提高了衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)的跟蹤精度。
　　3.針對(duì)協(xié)同信息處理技術(shù)中的數(shù)據(jù)融合問題，將非線性濾波算法和平均一致技術(shù)相結(jié)合，提出了完全分布式的數(shù)據(jù)融合算法，解決了原有數(shù)據(jù)融合技術(shù)應(yīng)用在衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)中魯棒性差、生存能力不強(qiáng)的缺陷；然后對(duì)標(biāo)準(zhǔn)平均一致算法進(jìn)行改進(jìn)，提高了算法的收斂速度。
　　4.針對(duì)協(xié)同信息處理技術(shù)中的融合結(jié)構(gòu)優(yōu)化問題，將 Gossip路由協(xié)議和完全分布式的融合算法相結(jié)合，并利用次梯度算法進(jìn)一步改進(jìn)信息傳輸結(jié)構(gòu)，解決了信息廣播

5、帶來的內(nèi)爆問題。
　　5.針對(duì)動(dòng)態(tài)聯(lián)盟移動(dòng)過程中的交接問題，構(gòu)造了由預(yù)測(cè)機(jī)制和修復(fù)機(jī)制相結(jié)合的動(dòng)態(tài)聯(lián)盟交接方法。此方法不僅設(shè)置了預(yù)測(cè)機(jī)制來更新下一時(shí)刻動(dòng)態(tài)聯(lián)盟的跟蹤覆蓋區(qū)域，而且針對(duì)目標(biāo)出現(xiàn)大機(jī)動(dòng)這種特殊情況，引入了基于內(nèi)插的修復(fù)機(jī)制，提高了機(jī)動(dòng)目標(biāo)的跟蹤精度，解決了衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)對(duì)高機(jī)動(dòng)目標(biāo)協(xié)同跟蹤并建立連續(xù)航跡的難題。
　　6.針對(duì)衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)協(xié)同跟蹤多機(jī)動(dòng)目標(biāo)的實(shí)際應(yīng)用，建立了完整的移動(dòng)動(dòng)態(tài)聯(lián)盟多機(jī)動(dòng)目標(biāo)協(xié)同跟蹤模型。仿真實(shí)驗(yàn)驗(yàn)