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多传感器信息融合技术是近年来十分热门的研究课题,它的基本原理是利用多个传感器或多个同类传感器进行数据采集,应用数据融合技术进行数据处理,得到描述系统一致性的解释,实现测量和控制。无线传感器网络(WSN)由检测网络内大量微型传感器节点组成,通过无线通信方式形成一个自组织的网络系统,它在实现运动目标的跟踪定位方面具有不可比拟的优势。无线传感器网络内应用多传感器信息融合实现移动目标跟踪定位,是应现代军事和民用的需求而发展起来的一门新兴技术。
目前,国内外很多学者专注于无线传感器网络信息融合算法研究,涌现出了许多高质量的理论成果。信总融合算法在无线传感器网络移动目标跟踪定位具体应用中,具有广阔的应用前景。
本文首先总结了多传感器信息融合及无线传感器网络的起源、发展、应用现状等,并协助搭建了无线传感器网络单目标跟踪定位测试平台,它是后续理论研究及应用开展的载体。其次,对无线传感器网络单目标跟踪定位测试平台进行系统建模,分别将单传感器扩展卡尔曼滤波算法和两传感器标量加权信息融合算法应用到测试平台中,并采用MATLAB仿真,通过比较两种滤波算法获得的移动目标的位置信息,验证了多传感器信息融合在无线传感器网络跟踪定位系统中的优越性能。
为了实现测试平台的功能,我们应用TinyOS嵌入式操作系统。完成的具体功能如下:
1.单传感器目标跟踪。信标节点完成测量数据的收发;基站完成扩展卡尔曼滤波算法,从而实现无线传感器网络内移动目标跟踪定位。
2.两传感器标量加权信息融合目标跟踪。信标节点不仅完成数据收发并且应用了扩展卡尔曼滤波算法;基站对接收到的两个局部滤波后的数据,进行标量加权信息融合,从而实现无线传感器网络内移动目标跟踪定位。
为了将跟踪效果实时显示,本文利用虚拟仪器软件LabVIEW设计了良好的人机操作界面。利用VISA接口模块编程实现了串口数据采集,实现了无线传感器网络和LabVIEW之间数据通信;分别将单传感器扩展卡尔曼滤波的跟踪轨迹和两传感器标量加权信息融合的跟踪轨迹同步、实时地显示在LabVIEW的前面板中,并对跟踪数据进行分析,验证了无线传感器网络跟踪定位系统中,两传感器标量加权信息融合较单传感器跟踪具有明显的优势。最后,分析了本文研究工作的不足之处,探讨了未来的研究内容。