无线传感器网络移动目标跟踪的研究

论文摘要

目标跟踪是无线传感器网络最具吸引力和代表性的应用之一。如何避免传感器节点能量有限、计算能力有限、通信能力有限的缺陷,充分发挥传感器网络节点数量多、拓扑结构灵活、通信延时低等优势具有重要的研究意义和使用价值。论文从无线传感器网络体系结构出发,分析了从物理层到应用层的相关方法以及对目标跟踪的影响因素,对已有的目标跟踪算法做了研究和总结。本文主要创新表现在以下两个方面：1.提出了一种基于双层协作的动态调度目标跟踪定位算法,该算法系统地考虑目标跟踪网络中的不同阶段的问题,将目标定位与目标预测严格的区分开,较好地协调两者间关系,按方位优选出最合适的侦测与定位的节点。理论分析和实验结果表明该方法在降低无线传感器网路功耗和提升定位精度方面取得了较好成效。2.提出了基于压缩传感技术的跟踪定位算法,该算法利用监测区域中的某个位置的节点场强稀疏性原理,对监测区域建立探测域的冗余字典,当移动目标到达时,在字典中用匹配追踪算法MP优选出最合适定位的节点。使备选的节点达到最大化,参与定位的节点最佳化。仿真实验表明：该算法可获得最佳的定位节点和获得较高的定位精度。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 无线传感器网络概述
• 1.1.1 无线传感器节点
• 1.1.2 无线传感器网络体系结构
• 1.1.3 无线传感器网络特点
• 1.2 目标跟踪的研究现状
• 1.2.1 目标跟踪定义
• 1.2.2 目标跟踪中的研究主要内容
• 1.2.3 传感器网络在目标跟踪中的优势
• 1.3 论文的研究内容和章节安排
• 1.3.1 论文中主要工作和创新之处
• 1.3.2 论文的章节安排
• 第2章 无线传感器网络通信定位技术研究
• 2.1 引言
• 2.1.1 目标跟踪的网络体系结构
• 2.1.2 目标跟踪主要阶段
• 2.2 目标跟踪通信环境分析
• 2.2.1 目标跟踪运动模型可靠性分析
• 2.2.2 数据链路通信协议
• 2.2.3 监测系统睡眠唤醒机制
• 2.3 无线测距模型研究
• 2.3.1 RSSI的测距原理
• 2.3.2 基于跳数的测距模型
• 2.3.3 TOA的测距模型
• 2.4 无线定位模型研究
• 2.4.1 测距定位
• 2.4.2 非测距定位
• 2.5 无线预测模型研究
• 2.5.1 最大似然估计预测
• 2.5.2 粒子滤波预测
• 2.6 本章小节
• 第3章 无线传感器网络目标跟踪技术研究
• 3.1 引言
• 3.2 网络对监测区域的覆盖
• 3.2.1 覆盖的基本概念
• 3.2.2 覆盖的节点分布
• 3.2.3 目标探测概率分析
• 3.3 目标跟踪节点选择
• 3.3.1 目标跟踪节点的检测
• 3.3.2 目标跟踪节点的选择流程
• 3.4 目标跟踪区域构建和更新
• 3.5 典型目标跟踪方法
• 3.5.1 目标跟踪聚类自组织方法
• 3.5.2 低延时能源有效的目标跟踪ELS算法
• 3.5.3 基于动态传送树的DCTC跟踪算法
• 3.6 本章小结
• 第4章 基于双层协作的动态调度目标跟踪定位
• 4.1 概述
• 4.2 双层协作模型
• 4.2.1 基本假设
• 4.2.2 跟踪区域的移动模型
• 4.2.3 象限逼近点的内层定位机制
• 4.2.4 方位识别的外层侦测机制
• 4.2.5 具有休眠机制的监测网络
• 4.3 双层协作算法
• 4.3.1 双层协作监测机制的流程
• 4.3.2 内层象限逼近的定位算法
• 4.3.3 外层节点侦测识别算法
• 4.4 仿真实验与结果分析
• 4.4.1 适应性分析
• 4.4.2 能耗分析
• 4.4.3 轨迹定位精度分析
• 4.5 本章小结
• 第5章 基于压缩传感技术的目标跟踪定位
• 5.1 概述
• 5.2 压缩传感原理
• 5.2.1 压缩传感的基本原理
• 5.2.2 压缩传感的实现过程
• 5.3 跟踪定位区域估计
• 5.3.1 问题建模
• 5.3.2 跟踪定位估计
• 5.3.3 目标跟踪定位算法
• 5.4 仿真实验与结果分析
• 5.4.1 建立监测区域的冗余字典
• 5.4.2 移动目标的重构与匹配实验
• 5.4.3 移动目标定位精度分析
• 5.5 本章小结
• 第6章 总结与展望
• 6.1 本文工作总结
• 6.2 未来工作展望
• 参考文献
• 在读期间发表的论文及研究成果
• 致谢