无线传感器网络中的目标跟踪算法
无线传感器网络空中目标跟踪任务分配技术的研究

利用 现代系 统和智 能理 论对 空 中飞行 目标进 行
跟踪是 防空 系统设 计 中 的一 大热 门话 题 , 目前 各 国 军方 十分重 视无线 传感 器 网络对 飞行 目标 跟踪技 术 的研究 。无线 传感 器 网络 ( N: rl sSno e WS Wi e esr t es N—
刘 梅 ,李 海 昊 ,沈 毅
( .哈尔 滨 工 业 大 学 电子 与 信 息技 术 研 究 院 ,哈尔 滨 100 ; . 1 50 1 2 哈尔 滨 工 业 大 学 控 制 科学 与 工 程 系 ,哈 尔 滨 100 ) 50 1
摘
要 :以无 线 传 感 器 网 络 对 空 中 飞 行 H标 跟 踪 为 背 景 , 对 无 线 传 感 器 网络 协 同技 术 中 的任 务 分 配 问题 , 针
方法 。假设 无线传 感器 网络 在实施 对某 空域监 视过
程中, 一个传 感器 节 点 探测 到 空 域 内某 个 飞行 目标 出现 , 它为 了完成这 个 跟踪任 务 , 要 与网络 中的相 需
w r) 由大量功 率低 、 积小 、 格便 宜 、 ok 是 体 价 具有 通 信 与 计算能力 的微 小传感 器 节点构 成 的“ 能 ” 智 自治测 控 网络系统 , 一般 密集 布设 在无人 值守 的监控 区域 ,
中 图分 类号 :T 33 P9 文 献 标 识 码 :A 文 章 编 号 :10—3 820 )40 6一6 0012 (070 — o0 9
O 引 言
踪 , 它是 协 同信 息 处 理 的重 要 组 成 部分 。 如何 实
多传感器目标跟踪与定位研究

多传感器目标跟踪与定位研究随着科技的不断进步和应用的不断拓展,多传感器目标跟踪与定位逐渐成为研究的热点。
通过利用多个传感器收集的信息,可以提高目标跟踪和定位的准确性、鲁棒性和可靠性。
本文将对多传感器目标跟踪与定位的研究进行分析,并探讨其在不同领域的应用需求和潜在挑战。
一、多传感器目标跟踪与定位介绍多传感器目标跟踪与定位是指利用多个传感器对目标进行同时观测并推断目标位置的技术。
其中,传感器可以包括动态传感器(如雷达、红外传感器等)和静态传感器(如摄像头、声纳传感器等)。
通过组合多个传感器收集到的信息,可以获得更全面、准确的目标位置估计。
多传感器目标跟踪与定位的应用领域广泛,包括军事、航空航天、智能交通、环境监测等。
例如,在军事领域,多传感器目标跟踪与定位可以用于敌方目标监测和识别,提供情报支持;在智能交通中,可以用于交通流量监测和分析,优化交通调度。
二、多传感器目标跟踪与定位的优势相比单一传感器,多传感器目标跟踪与定位具有以下优势:1. 提高定位精度:不同传感器对目标进行观测,可以提供多个观测结果,并通过数据融合算法估计目标位置,从而提高定位精度。
2. 提高目标鉴别能力:通过多传感器的组合使用,可以更准确地鉴别目标,减少误判。
3. 增加鲁棒性:由于不同传感器具有不同的工作原理和物理特性,通过多传感器的信息融合可以提高系统的鲁棒性,减少单一传感器的局限性带来的影响。
4. 提高目标跟踪的可靠性:多传感器目标跟踪与定位可以通过高斯滤波等方法,对每个传感器的观测数据进行处理和融合,提高目标跟踪的可靠性。
三、多传感器目标跟踪与定位的研究挑战尽管多传感器目标跟踪与定位具有许多优势,但也面临一些挑战:1. 数据融合:如何将多个传感器获得的信息进行融合,准确估计目标的位置是研究的重要问题。
数据融合过程中需要考虑传感器之间的误差、权重分配等问题。
2. 数据关联:如何将不同传感器收集到的信息进行关联,准确匹配目标是关键。
一种面向目标跟踪的无线传感器网络拓扑结构

结构能很 好地适应 目标跟踪 任务 , 又能延长 网络的生
存期。 OF A 是以节点地理位置为依据 的分 簇算法 。该算
法首 先把监测 区域分成 互不重 叠的虚拟单 元格 , 将节 点按 照位置信 息划入 相应的单元格 ; 然后在每 个单 元
潘旭武 杨东勇 ( 浙江工业大学屏峰校 区软件学院 浙江杭州 30 2 ) 1 3 0
摘 要 :本文通过优 化拓 扑结构 来延 长网络的 生存期 。首先将 节点分 成三类 , 然后将其 与基 于地 理位置 的分簇
拓 扑算法有机 结合 , 形成 一种新 的面向 目标跟踪 的无线传 感器 网络拓 扑 结构。对该拓扑 结构进行 实验
复到休眠状态 。 2 2 2 簇 头 节 点 ..
模块和 能量供应 模块组成 , 本文使 用的传感 器节点通
信模块具有休 眠 , 空闲、 接收、 发送 四种状 态 , 并具有两 种传感半径 : 普通传感 半径 r 增强 传感半径 R 在 簇 和 ,
所有的节点都要隶属于一个簇 , 在每 一个簇 内 , 都 有一个 唯一 的管理簇 内节点的节 点 , 我们称 之为簇头
器节点水平映射到二维水平面上 , 这样会产生误 差 , 这
次拓扑控 制两 大阵营。本文提 出的面 向 目标跟 踪的拓 扑 结构 , 属于后者。层次拓扑控制利 用分 簇机制 , 让一
些节点形 成一个 处理并 转发数据 的骨干 网 , 其它非 主 干 网节 点可 以暂时关 闭通 信模块 , 进入休 眠状态 以节
仿 真 显 示 其 在 目标 跟踪 领域 的 应 用是 有 效 的 。 关键 词 :无 线 传 感 器 网络 目标跟 踪 拓 扑 结构 网络 生存 期
基于无线传感器网络的TDOA_CTLS定位算法研究

r i 代替矩阵H * 1 中的 -
r* i ) , 若只考虑向量 Y 的噪声干扰, 则可以得到最 小二乘意义下的解为 : -1 X 1 LS = ( H T HT 1 H 1) 1 Y1 ( 4)
{ y 1, y 2,
, y n- m }
若同时考虑 H 和 Y 的噪声干扰 , 并且假设噪声 的各分量统计独立 , 则可以得到总体最小二乘意义 下的解为: X 1 T LS = [ v 5 ( 2) / v 5 ( 1) , v 5 ( 3) / v 5 ( 1) , v 5 ( 4) / v 5 ( 1) ]
150
微电子学与计算机
2010 年
T DOA- CT L S ( T ime Diff erence of Arrival- Crit e ria T otal L east Square) , 并进行了理论推导与算法性 能分析 , 与基于 T L S 的定位算法相比, 定位精度有 明显改进 .
将式( 2 ) 写成线性方程组如下 : H 1X 1 = Y 1 其中 x 0- x1 H1= x 0- x2 y0- y1 y0- y2 z 0- z1 z 0- z2 r1 r2 rN
1
引言
随着通信技术、 嵌入式计算机技术和传感器技
- Based 算法通过距离或者 角度信息进行 定位, 测 距技 术 包 括 : 信 号 到 达 时 间 ( T ime of Arrival, T OA) [ 4] 、 信号到 达时间差 ( T ime Difference of Ar rival, T DOA) [ 5] 、 信 号到达角 度 ( Angle of Arrival, AOA) [ 6] 、 信号强度( Received Sig nal Strengt h Indica tor, RSSI) 等 . 此类算法需要额外的硬件支撑 , 其 定位精度较高 . Range- F ree 算法不需 要测量节点 间的距离和方位 , 对硬件要求 简单, 但 定位误差较 大 , 满足部分不需要精度很高位置的场合 . 其典型算 法包括: 质心算法、 DV - H OP 算法[ 8 9] 、 Amorphous 算法、 M DS- MAP 算法及 APIT 算法等. 文中将测距技术与参考节点 ( beacons) 相结合, 利用转移矩阵和观测矩阵噪声之间的约束关系, 提 出一 种 基 于 T DOA 的 约 束 最 小 二 乘 算法 , 简 称
无线传感器网络多目标跟踪数据融合

Ab ta t Ac o d n o t e su yo h aa f so r b e o ut t r e r c ig i r ls src  ̄ c r ig t h t d n t e d t u in p o lm fm li a g tta kn n wiee s — s n o ewo k ,a m p o e u z l se a ( CM ) ag rt m sp o o e n h o r— e s rn t r s n i r v d f z y cu tr me n F lo i h i r p s d a d t e c r e s o d n e taie u in s h mei r vd d Fi tyi h lo i m ,e c a c fs n e a p n ig c n r l d f so c e p o ie . r l t eag rt z s s n h a h b tho e s d d —
f z ya s ca in i a re u o h o lce a ai h r c n h o r s o d n h e h l u z s o ito sc r id o tf rt ec l td d t n t eta k a d t ec re p n ig t r s o d e rs e t ey,a dt ed t h th st eh g e ta s ca e e r ei a sg e o e c r c n e e p ci l v n h a at a a h ih s s o it dd g e s in dt a h ta k a d r — s g r e st ep a t a o iin a d d a h r ci l st .Th e ft ed t u in sh m ei t ee ea l a awihn t e c p o ei ao h aaf so c e s od lt l d t t i h d a s cain t r s od a dt eta ksa tn d l r c s e g i o h e to a a Sm ua so it h e h l n h r c trig mo u e sp o e sd a anf rt er s fd t. i l— o i t n e p rme t h w h tt ep o o e c e a o v h ita kn n u g r b e o i x ei n ss o t a h r p s d s h mec n s let em sr c ig a d s r ep o lm f o m u t tr e r c ig,f rh r o e i e fciey a o d h r b e o isn a g t n e l —a g tta k n i u t em r , t fe tv l v is t e p o lm fm si g tr e sa d r — p a e r c ig tr es i c h c e ec n n t n ys v h s bed t u lod lt e u — e td ta k n a g t ,sn et esh m a o l a et eu a l aab ta s ee erd n o
基于量子遗传粒子滤波的WSN目标跟踪算法

・网 络 与通 信 技 术 ・
计算 机 工 程 与设 计 C m u r ni e n d ei o pt g er g n s n eE n i a D g
基于量子遗传粒子滤波的 WS 目标跟踪算法 N
杨 小 莹 , 彭 刚 , 王 涛 王艳琴 ,
tec mp tt nt h o ua i i n di r v dt e e l i e f a kn . S u ai nr s l o t ef a i it f e r p s dag r h . o mea mp o e h a- m t c i g r t or m i l t u t s w h e s ly o t p o o e l o i m o e sh bi h t
关 键 词 : 线 传 感 器 网络 ; 目标 跟 踪 ; 粒 子 滤 波 ; 退 化 问 题 ; 量 子 遗 传 算 法 无
中图 法分类号 : P 9 T 33
文 献标识 码: A
Hale Waihona Puke 文章 编号 :0072 (0 2 —9 00 10 —0 4 2 1) 34 5—3 o
Trc n l o i m sba e nq a t m e e i a tcefle o S a kig ag rt h s d o u n u g n t p ril trf rW N c i
gnt g rh ,t s he e aai a ie lrs ae d e rbe f aildpeo le.Q atm prllm s e eec lo t ia im h ,t g dt niprc t sd n o l o prc el i is v d u u a li v s u dr o n t lf eie i a t p h m te tnso n a es a
无线传感器网络技术

2.3
2.4
无线传感器网络操作系统
无线传感器网络的关键技术 无线传感器网络中间件软件 面向多类型网络的无线传感器网络接入技术
2.5 2.6
2.2.1 无线传感器网络硬件设备概述
在无线传感器网络中,传感器节点既要实现数据采集和处 理转化,又要实现数据的融合和路由,并对本身采集的数据和 收到的其他节点发送的数据进行综合,转发回监控终端。
• 低能耗; • 实时性;
• 低成本;
• 安全和抗干扰; • 协作。
2.1.7 无线传感器网络的主要应用领域
生活习性监测 地震监测
战场评估
医疗状况监控
无线传感器网络
精细农业 深海监控
目标跟踪和检测
森林火灾监控
小区安全监控
第二章 无线传感器网络技术
2.1 无线传感器网络的基本概念 2.2 无线传感器网络硬件基础
移 动 管 理 平 台
拓 扑
网 络 管 理
(a)
(b)
图2-2无线传感器网络协议栈
2.1.3 无线传感器网络基本特点 传统的无线网络和 MANET网络
无线传感器网络
以传输数据,完成通信为目 的,中间节点仅负责分组数据 的转发,通常节点具有持续的 能量供给。他们注重在高度移 动的环境中通过优化路由和资 源管理策略,最大化带宽利用 率,同时提供高性能的服务质 量QoS(Quality of Service)。
2.2.5 无线传感器网络硬件开发套件
• 图像音频传感器的核心处理器为 Mega128,可以采用 JTAG ICE仿真 器进行仿真。 • 图像传感器的辅处理器为Tiny12,可 以采用stk500与之通信。 • 视频传感器的核心处理器为 i.MX27 ,开发板的flash中已经配臵好嵌入式 Linux。
无线传感器网络中的线性移动目标运动参数捕获方法

无线传感器网络中的线性移动目标运动参数捕获方法吴晓平;华宇婷;胡军国;王国英【摘要】Moving target tracking,namely the motion path and parameter obtaining of moving target has important re-search value in the application of wireless sensor networks(WSNs). Based on the TOA measurement method be-tween mobile target node and beacon node,a method to capture the parameters of moving targets is proposed in WSNs. Using the built estimation model of motion parameter for mobile target,the unconstrained linear least squared (ULLS)and constrained linear least squares(CLLS)methods are deduced to estimate the initial position and moving speed of the linear moving target. By relaxing the estimation model into convex semidefinite programming(SDP) problem,the SDP algorithm is designed to capture the motion parameters. The simulation results show that in the three designed algorithms,the estimation error of the ULLS algorithm is the largest. The SDP algorithm ranks sec-ondly,and the estimation error of the CLLS algorithm is the smallest. With the increasing of sampling period,the es-timation error of initial position also increases slightly,but the speed estimation error is reduced. More number of samplings means the increasing of the measurement information which can effectively reduce the estimation error of position and velocity.%移动目标跟踪即移动目标的运动路径与参数获取在无线传感器网络应用中具有重要的研究价值.采用移动目标节点与信标节点间的TOA测量方法,提出了无线传感器网络中移动目标运动参数的捕获方法.通过建立移动目标运动参数的估计模型,本文首先推导了线性移动目标初始位置及移动速度估计的非约束线性最小二乘(ULLS)和约束线性最小二乘(CLLS)方法.将估计模型松弛为凸优化的半正定规划(SDP)问题,又设计了运动参数捕获的SDP算法.仿真分析结果表明,在3种所设计算法中ULLS算法的估计误差最大,SDP算法其次,CLLS算法的估计误差最小.随着采样周期的增加,初始位置的估计误差亦稍有增大,但速度估计误差却在减少.更多的采样点数量有利于增加测量信息量,可以有效减少位置及速度估计误差.【期刊名称】《传感技术学报》【年(卷),期】2018(031)003【总页数】8页(P463-470)【关键词】无线传感器网络;移动目标;运动参数捕获;目标跟踪【作者】吴晓平;华宇婷;胡军国;王国英【作者单位】浙江农林大学信息工程学院,浙江临安311300;浙江省林业智能监测与信息技术研究重点实验室,浙江临安311300;浙江农林大学信息工程学院,浙江临安311300;浙江农林大学信息工程学院,浙江临安311300;浙江省林业智能监测与信息技术研究重点实验室,浙江临安311300;浙江农林大学信息工程学院,浙江临安311300【正文语种】中文【中图分类】TP393.0通过节点间的传感信息交换与收集,实现对移动目标位置的估计与预测,即移动目标跟踪是无线传感器网络的重要应用方向[1-2]。
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无线传感器网络中的目标跟踪算法引言
随着无线传感器网络(Wireless Sensor Networks, WSN)的发展,越来越多的研究人员开始关注无线传感器网络中的目标跟踪问题。
目标跟踪是指利用无线传感器网络中的节点对特定对象进行监测和追踪的技术。
目标跟踪在安防、环境监测、智能交通、军事侦察等领域都有重要的应用价值。
本文将介绍无线传感器网络中的目标跟踪算法,着重介绍了几种常用的目标跟踪算法及其优缺点。
一、基于定位的目标跟踪算法
基于定位的目标跟踪算法是一种常见的目标跟踪算法,它利用无线传感器网络中的节点定位信息对目标进行定位和跟踪。
目前,基于定位的目标跟踪算法主要有两种:基于多普勒测量的目标跟踪算法和基于信号强度测量的目标跟踪算法。
1. 基于多普勒测量的目标跟踪算法
基于多普勒测量的目标跟踪算法利用多普勒效应测量目标与节点的距离和速度信息,从而对目标进行定位和跟踪。
该算法适用于目标高速移动和节点分布稀疏的情况。
它的优点是能够提供准确的目标速度信息,因此适用于对高速移动目标进行跟踪。
缺点是需要使用复杂的多普勒测量技术,硬件成本和能量消耗较高。
2. 基于信号强度测量的目标跟踪算法
基于信号强度测量的目标跟踪算法利用节点接收到的信号强度信息测量目标与节点的距离信息,从而对目标进行定位和跟踪。
该算法适用于节点分布密集和目标速度较低的情况。
它的优点是简单易实现,硬件成本和能量消耗较低。
缺点是准确度较低,易受到信号干扰和障碍物阻挡的影响。
二、基于卡尔曼滤波的目标跟踪算法
基于卡尔曼滤波的目标跟踪算法是一种常用的目标跟踪算法,它利用卡尔曼滤波对目标状态进行估计和预测,从而对目标进行跟踪。
该算法适用于节点分布密集和目标速度较低的情况。
它的优点是准确度高,能够对目标状态进行精确估计和预测,具有一定的鲁棒性。
缺点是处理非线性系统时,需要使用扩展卡尔曼滤波算法,计算量较大。
三、基于粒子滤波的目标跟踪算法
基于粒子滤波的目标跟踪算法是一种基于贝叶斯滤波的目标跟踪算法,它利用粒子滤波对目标状态进行估计和预测,从而对目标进行跟踪。
该算法适用于处理非线性系统和非高斯噪声情况。
它的优点是准确度高,能够对非线性系统和非高斯噪声情况进行有效处理。
缺点是计算量较大,容易产生粒子退化现象,需要进行优化。
结论
无线传感器网络中的目标跟踪算法是一种重要的技术,对于保障安全、环境监测、智能交通等方面都有重要的应用价值。
本文介绍了几种常用的目标跟踪算法及其优缺点,希望能够为相关领域的研究者提供参考。
未来,随着技术的不断发展,目标跟踪算法将不断地被优化和改进,用于更广泛的领域。