WSNs下一种自适应多传感器协同目标跟踪策略*

对WSNs中机动目标跟踪问题提出一种自适应多传感器协同跟踪策略.该策略能根据目标的移动位置,动态地唤醒无线传感器网络中部分传感器节点形成分簇,并选择合适的簇首和采样间隔进行目标跟踪.簇内节点通过协作感知以及测量信息融合,提高了跟踪精度,同时自适应可变采样间隔节约了通信能量和计算资源,满足了跟踪系统的实时性要求.提出了传感器网络能量均衡分配的指标,提高了网络的可靠性.由于模型的非线性和目标运动的机动性,采用IMM滤波器进行目标状态估计.仿真结果表明,与NSSS和DGSS相比,跟踪精度明显提高;与DCSS相比,在保证一定跟踪精度的同时,节约了能量消耗.     

无线传感器网络中一种自适应目标跟踪协议

目标跟踪是无线传感器网络的一个基本应用,而能量高效是目标跟踪研究的一个重要目标.提出了一种自适应目标跟踪协议,该协议将传感器节点的状态分为睡眠状态、监测状态、跟踪状态三种状态;并对每个进行感应的传感器节点设置了节点权值,每个节点通过计算自己的节点权值来决策是否参与目标的跟踪,它在很大程度上减少了参与目标跟踪的节点数量.领导节点根据目标的运动速度来自适应地调整数据报告的频率,提高了能量利用率和跟踪精确度.模拟实验表明我们的算法具有良好的节能效果.     

基于传感器多模式调度的智能目标跟踪算法

智能目标具有反跟踪的特性,其运动状态的改变与跟踪传感器的工作模式相关.为了实现对智能目标的有效跟踪,文中提出一种基于传感器多模式调度的交互多模型跟踪算法.首先,为智能目标构建混合多模型集,描述其与传感器模式相关的智能运动特性;其次,提出一种传感器多模式调度策略,综合考虑了一步预测的目标跟踪误差、二步预测的目标运动趋势误差以及传感器模式的辐射代价3方面因素,据此构建传感器多模式调度的目标函数;最后,将传感器多模式调度与交互多模型跟踪算法相结合,通过"模式调度→交互跟踪→模式调度"的闭环结构,提高了对智能目标跟踪的自适应性.仿真结果表明,与选择固定传感器模式的方法和基于近视策略的传感器模式调度方法相比,文中方法实现了对智能目标的持续精确跟踪.     

基于功率控制的多节点协同目标跟踪算法

为适应资源有限的无线传感器网络节点的目标跟踪需求,并在保证跟踪性能的同时降低算法复杂度,提出一种功率控制和多节点协调(PC&MC)目标跟踪算法.借鉴Rao-Blackwellized技术,实现多节点协同作业以保证对动态目标的跟踪精度,采用基于连续/离散混合模型的准高斯粒子滤波器完成对目标的跟踪,在跟踪过程中使用功率控制...     

一种基于预测的无线传感器网络目标跟踪技术

现有的各种日标跟踪技术未能综合考虑不同目标的运动特征,提出了一种新的基于预测的日标跟踪技术,以减少监控节点数目.根据目标运动的当前测量数据或者历史记录确定目标的运动特征,然后结合日标的当前位置、速度、运动方向等信息预测目标的未来位置;当目标位置预测失败时,网络根据目标的运动历史记录和先验知识逐级启动预测失败恢复过程.仿真结果显示在给定节点与基站分布、节点感知范围和目标运动特性等参数的前提下,比PES方法的目标丢失率大大降低,网络寿命有较大增加,表明采用在确保网络可靠跟踪目标的前提下,减少了被唤醒传感器节点的数目,从而降低了节点的能耗,延长了目标跟踪传感器网络的寿命.     

一种面向目标跟踪的无线传感器网络拓扑结构

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仿真显示其在目标跟踪领域的应用是有效的.     

一种路径概率感知的无线传感器网络目标跟踪协议

目标跟踪是无线传感器网络的一种重要应用。目标跟踪协议可分为使用预测和不使用预测两种。许多使用预测的协议假设被跟踪对象保持当前的速度和方向继续运动,但是,在目标沿着一定路径运动时,当处于路径拐点或是分叉点,遵循这种假设的算法很有可能失败。因此,提出一种路径概率感知的目标跟踪无线传感器网络协议。利用路径的拐点和分叉点的目标方向概率信息来预测目标运动新的方向,并且根据节点相对于路径以及邻居的位置来分配感应、通信和运算的能量。提出与路径走向概率相适应的调度方式。概率分析表明,本协议提供更好的目标跟踪效果并且节省能量。     

基于自适应SR-CKF的序贯式WSNs目标跟踪算法

针对无线传感器网络(WSNs)动态目标跟踪问题,即通过对传感器获取的动态系统状态进行估计,预测目标的位置.提出一种基于自适应平方根容积卡尔曼(SR-CKF)的序贯式WSNs动态目标跟踪算法.该算法在运算过程中直接传递目标状态均值和协方差矩阵的平方根因子,降低了计算的复杂度.将目标跟踪过程序贯式地分配到动态簇集的每一个节点上,减小了无线通信过程中碰撞和干扰现象的发生,降低了节点通信和计算负担.针对不良观测信息,基于新息协方差匹配原理,建立了自适应SR-CKF,提高了整个系统的鲁棒性.实验仿真结果表明,本文提出的基于自适应SR-CKF的序贯式WSNs目标跟踪算法有效的提高了跟踪的精度和稳定性并且减小了传感器节点间通信的能量损耗.     

一种新的面向目标跟踪的传感器节点调度策略

在用于目标跟踪的无线传感器网络中,传感器节点的电池能量有限,跟踪质量和网络生命周期是两个冲突的优化目标。在目标的移动过程中,如何选择合适的传感器节点子集,在指定时刻被唤醒,是延长网络生命周期和保证跟踪质量的关键。一种能量高效的传感器节点调度机制被提出,该机制综合考虑跟踪质量和网络生命周期,根据目标可能的运动区域选择需要启动的传感器节点子集。仿真试验结果证明该调度策略是高效的和节能的。     

Energy-balanced multiple-sensor collaborative scheduling for maneuvering target tracking in wireless sensor networks

An energy-balanced multiple-sensor collaborative scheduling is proposed for maneuvering target tracking in wireless sensor networks (WSNs). According to the position of the maneuvering target, some sensor nodes in WSNs are awakened to form a sensor cluster for target tracking collaboratively. In the cluster, the cluster head node is selected to implement tracking task with changed sampling interval. The distributed interactive multiple model (IMM) filter is employed to estimate the target state. The estimat...     

基于WSNs与信息驱动理论的机动目标跟踪算法实现

针对跟踪精度与网络能量消耗的均衡性问题,提出了信息加速度的概念,并结合信息驱动理论对机动目标的运动轨迹进行预测和跟踪,实验结果证明：提出的算法可以利用较少的网络能量对机动目标实施精确跟踪,可以满足对机动目标长期、准确跟踪监控的需求。     

紧耦合多传感器混合跟踪算法

在增强现实应用中实现对运动目标的准确跟踪是一个具有挑战性的任务。基于混合跟踪通过对多传感器信息的融合通常比单一传感器跟踪算法更为优越的特性,提出了一种新的紧耦合混合跟踪算法实现视觉与惯性传感器信息的实时融合。该算法基于多频率的测量数据同步,通过强跟踪滤波器引入时变衰减因子自适应调整滤波预测误差协方差,实现对运动目标位置数据的准确估计。通过标示物被遮挡状态下的跟踪实验结果表明,该方法能有效改善基于扩展卡尔曼滤波器的混合跟踪算法对运动目标位置信息预测估计的准确性,提高跟踪快速移动目标的稳定性,适用于大范围移动条件下的增强现实系统。     

WSNs自适应DCS目标跟踪算法

无线传感器网络中传感器节点相互协同完成感知任务,以传感器量测的信息效用和获取量测的能量消耗来折中地选择参与的节点。针对IDSQ和DCS算法仅在节点协同环节极小化能耗的问题,提出自适应DCS算法(ADCS),以用户设定的精度阈值为约束,根据当前性能指标自适应降低节点采样频率,在数据采集阶段对节点进行有效控制,从根源上实现了极小化网络能耗的目的。仿真结果表明:ADCS在满足用户精度需求的前提下,大幅度减少了网络能耗。     

基于IMM多传感器顺序粒子滤波跟踪机动目标算法

针对交互式多模型粒子滤波在跟踪机动目标时精度受限问题,提出一种基于交互式多模型(IMM)的多传感器顺序粒子滤波算法。采用IMM机制实现目标运动模式的确认;在合理利用单传感器量测和多传感器量测中冗余和互补信息的基础上,引入顺序重抽样方法改善粒子分布,并将改善后的粒子应用于IMM粒子滤波算法框架。仿真实验结果表明:新算法能够估计出强机动目标状态,且精度明显优于标准IMM粒子滤波算法。     

基于概率阈值通信感知的WSNs目标跟踪算法

针对移动Sink节点目标跟踪定位时间长,能耗大等问题,提出基于概率阈值通信感知的WSNs目标跟踪算法。采用离散数据传输方式,并定义目标信息传输概率阈值来确定是否将节点当前位置信息由传感器节点传输到Sink节点。若当前位置信息不传输到Sink节点中,则使用最近一次通报的目标位置信息进行目标定位。然后开启目标周围相关传感器节点来有效降低算法数据传输量,并保持足够的定位精度。仿真结果显示：该方法比预测跟踪算法降低数据传输量87%左右,比动态目标跟踪算法降低跟踪时间33.7%左右。     

权值选优粒子滤波的无线传感器网络目标跟踪

基于动态分簇结构的特点,结合权值选优粒子滤波(PF)算法的优越性,研究了无线传感器网络分布式目标跟踪算法.该方法采用这种改进的粒子滤波算法,利用簇和簇之间的传递关系,获得目标的动态状态.根据当前时刻目标的本地估计位置、预测速度和加速度,获得目标的预测位置.结果表明:此方法相比集中式目标跟踪,能在节省能量消耗的基础上,比...     

基于正六边形区域划分的无线传感器网络动态目标跟踪

针对无线传感器网络(WSNs)目标跟踪应用中的跟踪精度与能耗问题,提出一种能量均衡消耗的目标跟踪协同算法.该算法以正六边形网格作为分簇模型,能动态地唤醒无线传感器网络中合适的簇对目标状态进行估计.同时引入了虚拟簇头的概念用于优化簇头选举策略.仿真分析表明:所提出的算法与簇内集中式算法相比不仅具有相当的估计性能,并能有效降低对簇头节点的性能要求.除此之外,通过自适应动态簇头选举策略,有效地均衡了各簇中节点能量消耗,提高了系统的健壮性.