RARE:能量高效的目标跟踪协议

来源 :中南大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:fz594825946
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
无线传感器由于具有良好的监测能力,提供了巨大的潜力来监测和了解我们的环境。因此,无线传感器网络被广泛应用于不同的领域,例如军事和商业应用领域。目标跟踪是无线传感器网络的一项基本应用,设计一个无线传感器网络中的目标跟踪协议需要考虑到许多问题,包括单目标或者多目标跟踪问题;网络中使用的节点类型问题,即网络是同构还是异构的;使用预测还是非预测的目标跟踪方案;能量高效问题等。 作为目标跟踪方案设计的目标,希望目标跟踪协议在能够准确的跟踪目标的同时,也具有能量的高效性。我们的研究是基于无线传感器网络目标跟踪的数据两个方面来考虑的:低质量数据和重复或者冗余的数据。考虑到低质量的数据,噪声会影响从目标那里接收到的信号,并且目标到传感器间的距离增加,信号中的噪声也会增加。如果能够限制低质量的数据的产生,只获取目标跟踪中的高质量的数据,例如,只得到距离目标近的噪声小的数据,就能够根据数据质量限制参与目标跟踪的传感器数目,节省能量消耗;二是在随机分布的无线传感器网络中,传感器的感应区域存在重叠的概率很高。因此减少大量的重复或者冗余的数据被发送到了簇头从而节省了能量。 本论文提出的能量高效的目标跟踪协议使用了两个能量高效算法:RARE-Area(Reduced Area REporting)算法是针对低质量的数据产生问题,和RARE-Node算法(Reduction of Active Node REdundancy),则是针对冗余或者重复数据的问题。 RARE-Area限制了参与跟踪的传感器数目,只允许能产生一定质量的数据的传感器节点才能参与目标的跟踪。具体做法是,当一个传感器节点监测到移动目标,立即运行RARE-Area算法并为数据计算一个权值W,如果计算的权值W≥Wu,其中Wu是门限值,传感器节点才加入参与跟踪移动目标。在计算传感器数据的权值时,需要考虑两个因素:目标的距离因子ad,目标的运动因子am。 目标的距离子ad使用目标的距离来判断监测目标所接收的信号质量,将ad和目标的距离之间的关系映射为零平均高斯分布。传感器节点与目标之间的距离越远,数据的质量越低,从而距离因素值ad越小。 目标的运动因素值am(m,s)则是依据移动目标的移动状态来控制数据发送的频率和权值设置的的效率。运动状态因素使得我们能够根据目标的运动状态改变向簇头发送数据的频率当静止在传感器节点的感应范围内。根据目标状态特征论文中修改向簇头发送数据的频率,例如,当目标处于静态的时候减少频率,当目标处于运动的时候增加频率。 RARE-Node算法减少了向上发送给簇头的冗余数据量;该算法通过考虑相邻的参与目标跟踪节点问的空间关系,如果目标在两个或者多个传感器节点的交叉区域,就只将一个高质量的数据向上发送给簇头节点,从而避免了将冗余的数据发送给簇头。 本论文的协议通过减少参与目标跟踪的节点数目,发送给簇头节点的数据传输频率,网络中冗余数据的数量,来达到节能的目的。通过模拟结果表明,同时使用两个算法,并且采用一个比较低的权值门限Wu即Wu<=0.3,由于能量的节省使得网络寿命延长近35%,并且在此权重下,跟踪精度损失不大。模拟中还观察到,移动或静止目标的运动特征决定了应该给其分配的最合理运动因子;并且观察到:当权值门限Wu太小时,如果仅仅运行RARE-Area算法,不会用什么能量节省。
其他文献
P2P是英文Peer-Tro-Peer的缩写,即对等网络或对等计算。在P2P网络中,所有节点拥有相同的地位,它们之间没有服务器与客户机之分。随着P2P应用的迅速发展,P2P网络的安全性问题越来
参数的配对组合测试要求系统中每一对输入参数,它们每一个有效值的组合都必须被至少一个测试案例覆盖。实践表明,参数的配对组合测试是对于各种系统的一种实用且有效的测试方
目前信息主导的时代,海量数据存储在数据库或者数据仓库中。面对这种“信息爆炸”的现实,如何从海量数据中提取有价值的信息已显得尤为重要。数据挖掘技术的出现和发展为人们解
随着Internet的发展,多媒体通信和分布式环境下的协同工作等应用促使了多播通信的发展。多播问题的关键在于多播路由的确定,即寻找简单、高效、健壮的多播路由算法,多播路由算法
学位
随着我国数字电视时代的到来,HFC(Hybrid Fiber-Coax,光纤同轴混合网)网所承载的业务也越来越多,对该网络传输的可靠性提出了更高的要求,为了保障HFC网络的稳定性,一种有效的
随着多媒体应用技术的流行,对数据网络支持此类应用的要求也不断增多。多媒体应用有它特有的服务质量(QoS)要求,而现在广泛应用的IEEE802.11MAC层协议不能对多媒体流提供足够
人脸识别是指对未知人脸,利用图象处理或模式识别等技术从中提取出特征,并将其与数据库中的已知人脸特征进行匹配,以确定其身份的过程。该技术是生物特征识别领域的重要组成
近几十年来,化学数据库已经成为化学研究工作中一个必不可少的工具。随着化学科学研究的不断信息化,化学数据库的发展也是层出不穷。众多的化学数据库在一定程度上确实方便了化
随着信息时代的到来,大型企业或政府部门中的各类系统和存储的数据如爆炸式地增长。在一个企业或部门内部,针对不同的应用,经常部署了基于不同操作系统,不同数据结构和不同软件架
学位
嵌入式系统中实时数据库的数据存取问题,一直是嵌入式领域研究的热点。在工业控制现场,面向交互的嵌入式系统是连接被监控设备,现场工作人员,PC机和远程数据库的纽带。其不同