无线传感器网络中的目标跟踪和节能算法研究

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在传感器网络的诸多应用中,传感器网络内的目标跟踪已成为研究热点。通过监测网络内传感器节点相互合作对目标进行感知和定位,并将跟踪目标相关信息处理之后反馈用户的过程,我们称它为基于无线传感器网络的移动目标跟踪技术。然而,传感器节点自身具有的局限性,比如能源供应时间有限、计算能力不足和通信范围有限,使得目标跟踪技术中传统的跟踪算法也就不再适用了。本文旨在研究基于无线传感器网络的节能跟踪技术。(1)最原始的目标跟踪是从起始到结束,无线传感器网络中的所有节点都参与目标的跟踪,但是节点的使用寿命是有限的,针对这个问题,本文提出了一种基于概率模型和运动学来预测目标的运动轨迹,根据当前时刻的运动状态预测目标下一时刻的移动轨迹,提前让周围的节点处于工作状态,等待跟踪目标,其他节点睡眠以节省能量。根据目标的移动轨迹来调度节点既能保证目标的跟踪性能,又可以有效的节省网络的能量消耗。(2)同样为了减少网络的能耗,我们从目标的跟踪过程出发,把整个过程分为两个阶段,目标的发现阶段和采集目标信息阶段,针对不同阶段对参与跟踪的节点数量要求不同,采用不同的节点调度策略来节省网络的能耗,我们称之为基于跟踪过程的两阶段节点调度算法。该算法从跟踪过程的角度考虑节能与跟踪性能的问题,在保证降低节省网络能量的消耗的同时平衡目标跟踪性能。(3)结合实际应用,根据跟踪质量要求的不同,动态的选择不同数量的节点参与跟踪目标,最大化的提高监测网络的生存周期。在保证满足跟踪误差阈值的情况下选择剩余能量最大的节点集合参与目标的跟踪以此延长无线传感器网络的生命周期。
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