传感器网络及其目标几何定位方法

借鉴无源时差定位、卫星导航定位等目标定位方法,提出了几何定位方法在雷达传感器网络中应用的设想。文中对几何定位方法在传感器网络中的应用进行了描述并对定位精度进行了分析和仿真。结果表明,利用传感器网络可以实现空中移动目标的高精度定位,支持对移动目标的高精度打击,为实现从传感器到射手所需的目标定位精度信息提供了新的途径。该文对于传感器网络体系结构研究及其目标定位算法研究具有重要的参考意义。     

混合传感器网络中基于向量代数的覆盖补偿算法

针对混合传感器网络中,能量耗尽造成的覆盖空洞与休眠冗余节点能量剩余可能并存的矛盾现象,提出一种基于向量代数的移动节点覆盖补偿方法.算法包含所有可能参与补偿的冗余节点对各自位移量的计算方法,空洞边缘节点在平衡节点剩余能量的基础上,对最佳冗余节点的选择启用策略,保证网络能充分利用遗留能量资源的同时实现完全覆盖补偿.实验分析表明,本算法在平均移动距离、能量开销等方面均优于COA算法.     

基于AUV的水下传感器网络数据采集轨迹规划

在水声数据收集网络内,利用移动的水下自主巡航器(AUV)作为采集工具,对布置在水下的节点进行数据采集是一种节约水下传感器传输能量和延长网络生命周期的有效方式.在此背景下,文中根据不同的数据采集目标,提出了AUV轨迹规划算法.为了减少整个数据采集过程的总能量,文中依据最短路径理论搜索每一个水下传感器进行数据采集的AUV悬...     

无线传感器网络启发式移动轨迹策略的研究

从进攻方的角度出发,该文研究目标如何以尽可能低的发现概率,消耗尽可能少的时间穿越已被传感器节点监控的区域。基于此研究目标,提出一种兼顾安全和时效性能的SS(Security and Speed)启发式的移动轨迹策略和相应的评价指标综合增益Integrated Gain (IG)。此策略无需全网拓扑信息的支持,能动态地反映目标对安全和时效两种性能的不同需求。通过仿真试验证明,该策略对网络中节点密度和分布有更低的敏感性;和经典的Voronoi算法相比,该策略克服Voronoi中存在的工作盲区和轨迹蔓延的问题,平均综合增益更加接近理想算法的结果,而计算复杂度却远远低于理想算法。     

无线传感器网络启发式移动轨迹策略的研究

从进攻方的角度出发，该文研究目标如何以尽可能低的发现概率，消耗尽可能少的时间穿越已被传感器节点监控的区域。基于此研究目标，提出一种兼顾安全和时效性能的SS（Security and Speed）启发式的移动轨迹策略和相应的评价指标——综合增益Integrated Gain（IG）。此策略无需全网拓扑信息的支持，能动态地反映目标对安全和时效两种性能的不同需求。通过仿真试验证明，该策略对网络中节点密度和分布有更低的敏感性；和经典的Voronoi算法相比，该策略克服Voronoi中存在的工作盲区和轨迹蔓延的问题，平均综合增益更加接近理想算法的结果，而计算复杂度却远远低于理想算法。     

基于Clifford代数传感器网络覆盖理论的路径分析

传感器网络中一个基础问题是覆盖问题,它是确保网络的服务质量的关键.本文基于Clifford代数的传感器网络覆盖理论分析方法,提出了基于Clifford代数的最佳支持路径和最差间隙路径的分析和计算方法,并通过实验验证了该方法的有效性.     

基于共形几何代数的圆拟合方法实现

提出一种基于共形几何代数的圆拟合算法,通过将欧式空间嵌入到共形空间,圆可以表示为向量形式,共形空间中点与圆的内积,则表示了点与圆的位置关系.可以证明,通过附加两个变量,圆就可以表示为平面,用圆代替超平面作为决策面,可以降低某些问题的计算复杂度.针对Visual Basic数值计算能力的不足,不利于系统开发;介绍基于共形几何代数圆拟合算法及其基于VB和Matrix VB的实现,该方法将Matlab的强大计算功能与VB的Windows用户界面开发方面的优势结合起来,充分发挥了各自优势,缩短了软件的开发周期.软件测试结果表明,计算方法正确,计算速度快,系统资源消耗少,操作简便易行,能满足数据拟舍的要求.     

基于Clifford代数传感器网络覆盖理论的 平面目标覆盖分析

 平面目标覆盖问题是传感器网络对目标覆盖的基本问题之一.本文提出了基于Clifford代数传感器网络覆盖理论的平面目标覆盖分析方法,利用Clifford几何代数表示平面目标,并给出了传感器网络中节点对平面目标的覆盖率计算方法,通过该方法,提出基于平面目标的传感器网络最大间隙路径算法,通过实验验证其有效性和实用性.     

三角形模型的动态PIR目标轨迹预推算方法

针对热释电被动红外传感器(passive infrared sensor,PIR)阵列构建的四边形模型在目标轨迹测量方面的局限性,提出了利用搭载动态PIR阵列的三感知平台构建三角形感知模型实现对运动目标轨迹测量的方法.单感知平台由4路PIR传感器组成,相邻传感器水平方向间隔90°均匀分布,PIR转速为1O°/s.首先将三感知平台布撒为三角形感知模型,然后对三感知平台上PIR传感器在转动过程中感知到的角度信息进行筛选,最后将筛选后的有效信息结合感知平台自身坐标信息和时间信息,根据相应轨迹预推算法推导出准确的目标运动轨迹和运动速度.实验结果表明,该方法突破了四感知平台的几何形状限制,降低了成本,将预推轨迹的精度从1.5 m提高到了1m,具有较大的理论意义与实际应用价值.     

传感器网络中基于分层架构的音频场景分析方法

A hierarchical method for scene analysis in audio sensor networks is proposed. This method consists of two stages: element detection stage and audio scene analysis stage. In the former stage, the basic audio elements are modeled by the HMM models and trained by enough samples off-line, and we adaptively add or remove basic element from the targeted element pool according to the time, place and other environment parameters. In the latter stage, a data fusion algorithm is used to combine the sensory information of the same area, and then, a rule-based method is employed to analyze the audio scene based on the fused data. We conduct some experiments to evaluate the performance of the proposed method that about 70% audio scenes can be detected correctly by this method. The experiment evaluations demonstrate that our method can achieve satisfactory results.     

基于几何距离准则的弹道外推方法

为提高雷达软件系统弹道导弹弹道外推的精度,提出一种基于三维空间几何距离准则的弹道外推方法。该方法基于在地球惯性坐标系中标准弹道为位于过地球质心的一个二维平面内的椭圆这一事实,首先由拉格朗日数乘法确定椭圆所在的平面,使所有量测点到该平面的几何距离平方和最小,然后用各量测点在平面内的投影点代替原始点迹,在平面内用最小二乘法作平滑,确定椭圆方程,最后取中点进行弹道外推。应用STK软件进行弹道仿真,结果表明这一方法可以明显提高弹道外推的精度。     

无线传感器网络节点的辅助式定位方法

节点定位是无线传感器网络的一个重要研究内容。针对传感器网络内所有节点物理位置都未知的情况，文中提出一种利用已知的外界参考信号源来对网络内传感器节点进行定位的方法，并建立了基于TDOA、TOA及AOA的定位估计模型。尽管参数测量有误差，但所提出的方法能够提供有效的位置信息及一定的精度，而且基于AOA的定位模型并不增加传感器节点的成本和复杂度。仿真实验结果表明，该方法能对节点进行有效的定位。     

一种无线传感器网络节点故障的检测方法

To reduce excessive computing and communication loads of traditional fault detection methods, a neighbor-data analysis based node fault detection method is proposed. First, historical data is analyzed to confirm the confidence level of sensor nodes. Then a nodes reading data is compared with neighbor nodes which are of good confidence level. Decision can be made whether this node is a failure or not. Simulation shows this method has good effect on fault detection accuracy and transient fault tolerance, and never transfers communication and computing overloading to sensor nodes.     

无线传感器网络的TOF测距方法研究

在无线传感器网络中,测量节点间的距离对节点定位非常关键。在部署无线传感器网络时,节点是随机布撒的,在没有定位机制或者手工测量的情况下,节点的位置信息不能预先知道。提出采用基于窄频RF的TOF测距方法来估算两个节点间的距离,该方法性能较好,但它在无线传感器网络定位技术中尚未普遍应用。采用Jennic JN5148平台在不同的室内外环境中进行TOF测距的实验。结果表明,基于RFTOF的测距方法在室外100m处的测距精度为±4m,在室内10m处的测距精度为±2m,可以很好地满足无线传感器网络定位技术的需要。     

无线传感器网络中基于刚性的移动锚节点路径规划

在移动锚节点辅助定位中,锚节点通常沿着预设轨迹扫描或采用随机方式移动,当节点分布不均匀、待定位区域形状复杂时,存在锚节点冗余移动、位置冗余广播及定位性能难以确保等问题。该文提出了利用网络拓扑信息进行移动路径规划的新思路,首先利用刚性理论将网络划分为多个唯一可定位的单元,之后寻找一条遍历各单元的最短路径作为锚节点的移动轨迹,锚节点沿着该轨迹移动、依次定位各单元。大规模仿真结果表明,该策略可以有效避免锚节点的冗余移动和位置广播,灵巧适应各种布设情形,与经典的扫描式路径相比,大大降低了路径长度和位置数目。     

基于轨迹分析的交通目标异常行为识别

针对交通监控中运动目标的异常行为识别问题,提出一种基于轨迹分析的异常行为识别方法。首先,引入目标的空间位置、运动速度、运动方向和大小尺寸等特征参数对轨迹进行描述和聚类,以提高对目标轨迹的区分和识别能力;然后,提出一种行为识别数据库的建立和调用方法,并以实际交通场景为例,详细说明了数据库的建立和调用过程;最后,采用基于Bayes最优化的方法对轨迹进行联合匹配和边缘匹配,并根据匹配情况调用行为识别数据库对目标行为进行识别。实验结果表明,该方法切实有效,具有一定的实际应用价值。     

基于蚂蚁算法的无线传感器网络远程信息获取方法

为解决无线传感器网络中节点数据传输实时性与使用寿命之间的矛盾,并实现无线传感器网络的Internet远程信息获取,本文建立了适合于远程信息获取的传感器网络通信模型;在该模型基础上,借鉴蚂蚁算法在无线ad hoc网络中的应用,考虑到无线传感器网络要求能量消耗小、易损坏和移动性的特点,对蚂蚁算法进行改进,提出蚁后算法,分别从本地信息获取和远程信息获取两个角度对信息获取的可行性进行分析,使得Internet的信息获取成为可能,并提出建立新的无线传感器休眠模式,以解决无线传感器数据传输实时性和使用时间的矛盾;最后,利用网络仿真器对该算法进行了仿真,并且与SPIN协议所得的结果相对比,根据仿真结果对比分析其在能源利用和远程信息获取的可行性.     

适合无线传感器网络的环签名方案

Wireless Sensor Network (WSN) nodes are severely limited by their power, communication band-width, and storage space, and the traditional signature algorithm is not suitable for WSN environments. In this paper, we present a ring signature scheme de-signed for WSNs. In this scheme, all of the wireless sensor nodes are divided into several sub-groups and the sub-group nodes are used to generate the signature instead of the WSN cluster nodes. This scheme can effectively avoid the single node failure problem, and it also has a high availability. All nodes are free to sign their own message, and the nodes that generate signatures can simultaneously calculate their own part of the signature, meeting the distributed parallel com-puting requirements. Compared with the traditional ring signature, this scheme reduces the energy con-sumption, and therefore is very suitable for WSNs.