基于动态簇的无线传感器网络目标跟踪策略研究

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无线传感器网络分布式、自组织、隐蔽、相互协作等特性使其适合于目标跟踪应用。然而传感器节点资源有限、易受外界环境影响,无线链路易受到干扰,网络拓扑动态变化,这些特点使得用于传统跟踪系统的跟踪策略不适用于无线传感器网络,为其完成实时性要求较高的目标跟踪应用提出了挑战。因此,利用传感器网络中的节点协同跟踪,是无线传感器网络的主要应用之一,也是一个难点和关键问题。在分析无线传感器网络特点及其目标跟踪应用需求的基础上,结合分布式协作跟踪的思想提出一种基于动态簇的无线传感器网络目标跟踪策略,该跟踪策略分为单目标跟踪和多目标跟踪两个方面。在单目标跟踪策略中,当目标出现时,基于节点管理机制采用层次分析法选举簇首,定义节点跟踪权值作为参与跟踪的依据建立动态簇;目标监视的过程中,根据实际跟踪质量自适应调整动态簇规模;并为避免目标丢失,在自适应机制的基础上提出了目标恢复机制;目标离开后,解散动态簇,释放节点资源。多目标跟踪策略为多目标跟踪应用设计了基于弹性神经网络的任务分配算法,兼顾通信开销和跟踪精度,在最小代价准则下解决传感器节点任务均衡的问题。在Visual C++6.0环境下对基于动态簇的目标跟踪策略进行了仿真分析。仿真结果表明,基于动态簇的单跟踪策略能够以较少的通信开销为代价获得很好的目标捕获率;多目标跟踪应用中,利用任务分配算法获得的系统最优解所构造的动态簇能延长目标有效跟踪时间,从而避免频繁维护动态簇产生的开销。因此验证了所提出的目标跟踪策略的有效性和可靠性。
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