室内多用户在线协同指纹定位算法

针对室内环境中多个用户同时申请定位服务的场景,提出一种基于多用户在线协同的室内指纹定位算法.考虑到邻近的多个用户在同一时段观测的Wi-Fi接入点(Access Point, AP)的接收信号强度指示(Received Signal Strength Indicator, RSSI)信号服从相似的空间分布,从而可利用该信号强度的大小来校准用户的估计位置.算法首先由目标用户的AP覆盖向量确定邻近的候选参考节点(Reference Point, RP)以及协同定位用户;利用协同定位用户观测的RSSI信息对候选RP进行可信度评估,并结合目标用户的RSSI信号与各候选RP指纹的相似度,筛选候选RP,利用WKNN(Weighted K-Nearest Neighbors)算法获得经协同定位用户校准后的目标用户的校准估计位置;同时,算法还融合了子集定位的思想,利用目标用户的在线RSSI信号构建用于校准定位的多个AP子集,并由位置密度检测方法剔除异常校准位置,确定目标的最终估计位置.算法涉及的协同用户的发现和位置的校准都无需额外的硬件支持,对用户透明.典型室内环境中的实验结果表明,多用户在线协同定位算...     

一种基于插值的室内指纹定位系统设计与实现

由于室内环境的复杂性,无线传感器网络WSN(Wireless Sensor Networks)室内定位的精度一直不够理想.本系统在测距定位算法和非测距定位算法的基础上,提出了基于信号强度RSSI(Received Signal Strength Indication)的指纹定位方法.该方法利用Cokriging插值算法建立定位区域的多维RSSI向量指纹,通过匹配目标节点的RSSI向量与指纹RSSI向量确定目标节点的位置范围,最后使用K-中心点聚类算法提取目标节点的实际位置.实际场景实验和仿真实验结果都表明此方法在复杂的室内环境中具有较高的定位精度.     

基于改进的RSSI无线传感器网络节点定位算法研究

研究无线传感器网络节点定位问题。接收信号强度值(RSSI)直接影响无线传感器网络节点定位准确度,而现有定位算法没有考虑锚节点的RSSI消息,造成节点定位精度低。为了提高无线传感器网络节点的定位精度,提出了一种基于RSSI的质心定位算法。首先通过无线信号强度计算出节点间RSSI值,然后把RSSI值转换成质心算法权值,最后采用质心定位算法对待测节点位置进行估计,获得节点的准确位置。仿真实验结果表明,与现有质心定位算法相比,基于RSSI的质心定位算法在不增加成本、通信功耗的情况下,提高了节点定位精度,降低了定位误差,适合各种规模的无线传感器网络的节点定位。     

基于RSSI的无线传感器网络节点自身定位算法

节点自身定位是无线传感器网络的基础性问题之一.提出了一种基于接收信号强度指示(RSSI)的节点自身定位算法.该算法利用RSSI值估算网络中所有可通信节点间距离的相对大小,得到网络中各节点位置之间的几何约束关系,并以此为约束条件,以锚节点质心和未知节点质心之间的距离最小为目标,将定位问题转化为非线性最优化问题.实验结果显示,当锚节点分布在网络边缘时,该算法可以达到较好的定位效果.     

复杂环境下的井下人员定位算法及仿真研究

研究井下人员准确定位问题,矿井环境十分复杂,受到大量噪声干扰,传统方法难以实现精确定位.为提高煤矿并下人员定位精度,将接收信号强度(RSSI)和混沌粒子群相算法结合,提出了一种改进RSSI的井下人员定位方法.算法首先根据接收信号强度初步确定井下人员与锚节点距离,然后采用最小二乘法对井下人员位置进行估计,并利用混沌粒子群对位置进行优化,进一步提高了定位精确度.结果表明,相对其它定位算法,改进RSSI算法提高了井下人员定位精度,非常适用于复杂环境下的井下人员定位.     

基于核岭回归方法的定位算法研究

针对无线传感器网络环境下的定位问题,提出了一种基于核岭回归(Kernel ridge regression,KRR)的定位算法。核岭回归算法是在岭回归算法的基础上加入了核函数,该算法在离线阶段采用核岭回归方法提取所有位置指纹数据间的非线性关系,训练出非线性回归定位模型;在线阶段采集目标点的接收信号强度指示（Received signal strength indicator,RSSI）值,利用非线性定位模型估计目标点的物理位置。仿真分析了影响算法性能的各个因素,并在室内典型办公环境下进行了定位实验。实验结果表明,该算法在不同因素的影响下,相比传统加权K近邻算法(Weight K-nearest neighbor,WKNN)算法能达到更好的定位精度,在位置网格间距1.8 m时,WKNN算法平均定位误差为2.53 m,而该算法误差为1.58 m。     

基于RSSI的WSN二维对数搜索定位算法

定位技术是无线传感器网络(WSN)应用的关键技术之一。针对WSN中的定位问题,提出一种基于接收信号强度指示(RSSI)测距的二维对数分布式搜索定位算法。采用改进的RSSI测距模型测量节点之间的距离,利用质心定位算法结果作为搜索起点,设计一种基于最小加权距离误差和的目标函数,对于每个节点通过二维对数搜索的方法,搜索具有最小加权距离误差和的点作为定位位置。仿真实验比较了质心定位算法、不带权值的二维对数搜索定位算法、基于RSSI的二维对数搜索定位算法在不同条件下的定位性能,结果表明基于RSSI的二维对数搜索定位算法的定位精度远优于质心定位算法,相比不带权值的二维对数搜索定位算法约提高了0.02R。     

无线传感器网络中基于RSSI的改进加权质心定位算法

针对基于无线传感器网络的节点定位问题,提出一种基于接收信号强度(RSSI)的改进加权质心定位算法。该算法首先采用高斯理论模型过滤RSSI值,再运用校正RSSI测距技术测量节点之间的距离,并优选信标节点,最后用改进加权质心算法进行定位。实验结果表明:改进后的算法相比于传统的质心定位算法,能够实现更好的定位效果。该算法充分利用了RSSI数据,避免了信息的淹没,能够较好地满足低功耗与低成本的要求。     

基于最大似然估计的加权质心定位算法

为解决无线传感器网络中节点自身定位问题,针对接收信号强度指示（received signal strength indication,RSSI）测距误差大和质心定位算法精度低的问题,提出一种基于最大似然估计的加权质心定位算法．首先通过计算将估计距离与实际距离之间的最大似然估计值作为权值,然后在权值模型中,引进一个参数k优化未知节点周围锚节点分布,最后计算出未知节点的位置并加以修正．仿真结果表明,基于最大似然估计的加权质心算法具有定位精度高和成本低的特点,优于基于距离倒数的质心加权和基于RSSI倒数的质心加权算法,适用于大面积的室内定位．     

基于区间分析的WSNs定位算法

为了降低接收信号强度指示(RSSI)的测量误差对节点定位精度的影响并提高算法的鲁棒性,提出一种新的基于区间分析的无线传感器网络(WSNs)定位算法.该算法在测距阶段运用自助抽样法消除RSSI的测量误差并构建测距的置信区间;在定位阶段,结合B-box定位法和集员辨识求出未知节点位置坐标的可行解集,通过网格扫描得到未知节点的估算位置.该算法通过仿真分析验证了可行性,并与传统的定位算法进行了误差比较,实验结果表明:该算法具有更高的定位精度且鲁棒性更好.     

无线传感器网络下基于压缩感知的多目标分层贪婪匹配定位

针对基于压缩感知（Compressive sensing,CS）的多目标定位问题,通过分析多目标场景中的隐含结构信息,本文提出一种层级的贪婪匹配追踪定位算法.该算法首先获得多目标在网格化空间中的可能位置作为全局估计层,然后利用该全局估计信息作为稀疏恢复层的输入信息,在网格化空间中重构多目标位置矢量.本文证明了文献中广泛采用的基于正交化的预处理方式实质上降低了信噪比（Signal to noise ratio,SNR）,从而降低了定位性能.本文通过全局估计,预先排除了不可能的位置,等效于从观测子空间中分离出信号子空间,从而降低了观测噪声的影响.通过理论分析与计算机仿真,表明所提算法具有线性复杂度且在相同信噪比下具有更高的定位正确率和定位精度.     

Multi-target localisation and circumnavigation by a multi-agent system with bearing measurements in 2D space

This paper investigates the problem of multi-target localisation and circumnavigation by a multi-agent system in two-dimensional space, where each target's bearing measurement can be obtained by at least one agent. Both stationary and slowly-moving targets are considered. An estimator is designed to estimate the target position; then a distributed estimation algorithm is designed for each agent to cooperatively estimate the centroid of multi-target; and finally, based on the first two steps, a circumnavigation controller is devised to guarantee that each agent circumnavigates all targets around the multi-target centroid with a desired radius. The convergence of the estimation algorithm and the stability of the circumnavigation controller are proved. A numerical simulation is provided to verify the correctness of the conclusion and the effectiveness of the proposed algorithm.     

多个TDMA目标联合时差测距与定位算法

根据TDMA系统时间同步特征,利用多个目标时隙信号的时间关系,提出一种两目标联合时差测距算法和多目标加权最小二乘测距算法,并实现多个目标的定位。该算法能够消除传统时差定位算法中的模糊和无解情况,由于利用所有目标的时差信息对目标进行定位,在多目标情况下提高了目标定位的精度。仿真结果验证了算法的有效性。     

Multi-target indoor localization and tracking on video monitoring system in a wireless sensor network

The development of wireless sensor networks (WSNs) has greatly encouraged the use of sensors for multi-target tracking. The high efficiency detection and location monitoring are critical requirements for multi-target tracking in a WSN. In this paper, we present an indoor tracking model using IEEE 802.15.4 compliant radio frequency and video monitoring system to monitor targets in a special way. Our motivation is to manipulate the erratic or unstable received signal strength indicator (RSSI) signals to deliver the stable and precise position information in the indoor environment. We propose a localization algorithm based on statistical uncorrelated vectors and develop a smoothing algorithm to minimize the noise in RSSI values. We also present a solution combining the WSN with the Ethernet technology to decrease the RSSI interference by buildings. The developed system can realize the functions of multi-target detection and tracking, and specific target inquiries, alarms and monitoring. The system architecture, hardware and software organization, as well as the solutions for multiple targets tracking, RSSI interference and localization accuracy have been introduced in details.     

视频序列中面向人的多目标跟踪算法

针对视频序列中人的跟踪问题，提出一种基于运动检测的多目标跟踪算法．跟踪系统由运动目标检测、关联矩阵建立、特殊情况判断及处理以及轨迹关联4部分构成．提出一种基于改进的c-均值聚类的自适应运动分割方法；不同情况下建立不同的关联矩阵，以准确判断实际场景状况；对遮挡问题作出处理，在两个目标遮挡不严重的情况下，分别采用均值漂移算法对其进行跟踪．实验结果表明，该算法具有较强的鲁棒性，能有效实现复杂场景下多目标跟踪．     

等级关联的粒子群迭代多目标检测跟踪

针对目标在跟踪过程中受环境变化影响(光照、遮挡等)使其跟踪发生偏移的问题,提出一种从目标粗匹配到粒子群算法精确定位的等级关联结构的多目标跟踪算法.与现有跟踪算法相比,在粗匹配阶段粒子随机产生过程中融入了上下文信息,提高了目标匹配的准确度,降低了错误跟踪的目标数;对于在粒子群精确定位阶段有显著偏差的目标位置,采用Metropolis-Hastings采样算法进行纠正,同时完成模板更新,从而保证了目标跟踪的准确性.实验结果表明,该算法在目标被遮挡的情形下能够准确地跟踪被遮挡的目标.     

传感器网络分布式事件触发多目标估计

本文主要研究无线传感器网络中目标数目已知且固定的一类分布式多目标跟踪问题,提出了一种完全分布式的基于事件触发的测量和通信策略使得每个节点在不需要全局信息的情况下实现估计误差和能量消耗之间的平衡.监测区域存在多个移动目标,传感器能否测量到单个目标由事件触发测量机制和节点的测量半径来综合决定.基于节点和邻居的信息采用k-means聚类算法来解决数据关联问题,同时提出了基于最小迹原则的一致性卡尔曼滤波算法.从理论上证明了该事件触发策略不仅在性能指标上优于基于时间触发的算法,而且在网络中如果存在节点对多目标协同可观,系统估计误差在均方意义下是稳定的.最后给出了仿真例子验证了该算法的有效性和可行性.     

划分交互式箱粒子概率假设密度滤波法

针对现有的多机动目标追踪问题,将交互式多模型(interacting multiple model,IMM)思想与箱粒子概率假设密度滤波器(box probability hypothesis density filter,Box-PHD)相结合,并针对箱粒子在区间密集杂波等复杂环境下箱体偏大,所导致的箱粒子冗余和目标跟踪位置估计不精确等问题,引入箱粒子划分技术,提出一种划分交互式概率假设密度滤波(partitioned interacting multiple model probability hypothesis density filter,PIMM-Box-PHD)算法,来处理椭圆形多机动目标的跟踪问题。该算法首先在预测阶段针对多目标的机动问题引入IMM预测,利用多模型交互方法来解决目标运动时模型失配问题;其次,利用箱划分技术将预测得到的箱粒子划分为大小和权值相同的多个子箱,以提高目标位置估计精度;最后,利用Box-PHD滤波对划分后的小箱粒子集进行区间量测更新。利用实验验证了PIMM-Box-PHD算法在多机动目标跟踪方面的良好性能,以及相较于IMM-Box-PHD算法在目标位置估计方面的优势。     

连发弹丸爆炸声信号时延估计技术研究

根据声测连发地面炸点技术研究课题的需求,分析了复杂背景下连发弹丸爆炸声信号的特点,研究了一套适用于靶场实际测量环境的多目标信号时延估计技术,主要步骤为信号预处理、目标识别和时延提取。计算机模拟仿真结果表明,算法的时延估计精度可达到1.2毫秒,并可正确分离间隔大于半个信号主脉宽（约10毫秒）的粘连信号。利用课题组自行研制的原理样机采集了实弹射击的声信号,试验处理结果验证了算法的可靠性与正确性,且时延估计误差与数值仿真一致,较好地解决了连发地面炸点目标声学定位中的时延估计问题。     

基于WSNs的无线层析成像定位算法的改进

基于无线传感器网络（ WSNs）的无源被动定位技术,因无需目标携带任何电子标签,成为当前传感器网络定位领域的研究热点之一。无线层析成像（ RTI ）定位算法因计算量轻,可实时定位在无源被动定位系统中广泛应用。但目前RTI算法,因未考虑因测量噪声引起的伪位置,这造成目标的真实位置与个数无法辨识。提出使用高斯核滤波的方法消除RTI中的伪位置,实验证明：该方法可行,有效。