基于条件PCRLB的分散式传感器选择方法

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无线传感器网络(Wireless Sensor Networks, WSN)是现代传感器技术、通讯技术和微电子技术等多个学科的综合。随着在无线通信、网络技术中传感器硬件的发展和进步,各种应用背景的无线传感器网络在军事和民用领域得到了广泛应用。在物理资源(能量、频率、带宽等)的约束条件下,实现传感器节点有效管理对于延长传感器在目标跟踪期间的寿命有着重要的意义。无线传感器网络结构有集中式和分散式两种。在集中式无线传感器网络中,基于传感器管理准则条件后验克拉美-罗下界(CPCRLB)提出一种传感器选择方法,利用粒子滤波器对目标状态和CPCRLB进行逼近估计,实现传感器的在线选择。文中对CPCRLB、互信息理论和最近邻的传感器选择方法进行对比仿真,结果表明了CPCRLB传感器管理方法的有效性和优越性。分散式无线传感器网络结构比集中式网络结构具有更低的能量消耗,更高的鲁棒性和灵活性。本文基于CPCRLB提出一种分散式传感器节点选择方法,在分散式无线传感器网络结构中没有中央融合中心,只有观测节点和局部融合节点,通过在每一个观测时刻选择激活一组最优的传感器观测节点,优化整个网络的跟踪性能。根据传感器节点接收到的信号强度观测数据,推导了分散式无线传感器网络中目标状态估计误差的CPCRLB性能边界,并将其作为传感器选择的准则来选择最优的传感器节点对目标跟踪。基于一致性算法给出CPCRLB的一种分布式迭代计算方法,并且利用分布式粒子滤波器对DCPCRLB进行逼近,实现了无线传感器网络下观测节点的分散式在线选择。为了能够实现分散式网络结构中的CPCRLB准则选择传感器节点算法,验证其有效性,我们给出了其迭代算法,并将其和最近邻、随机准则算法进行目标跟踪实验仿真对比。仿真结果表明,分散式传感器选择方法的有效性,分散式CPCRLB的跟踪精度优于其他算法。
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