面向目标跟踪的移动传感器网络调度问题研究

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目标定位作为无线传感器网络的典型应用,是指某一时刻获得监控区域内目标位置的测量。而移动目标定位跟踪,是利用一组协同工作节点的测量信息,估计目标当前状态。无线传感器网络凭借其节点数量大、覆盖范围广使其能够感知并定位目标;节点自身拥有感知能力、计算能力和通信能力使得动态估计目标位置成为可能。传统的基于无线传感器网络的目标跟踪系统大多都是采用静态节点,节点间仅在时间维度上进行协作。本文考虑移动传感器网络,使传感器节点间的协作扩展到空间维度上,最大程度的改善目标跟踪性能。而基于移动传感器的目标跟踪不可避免地要考虑节点调度策略,在节约能量的前提下获得满意的跟踪性能。本文针对移动传感器调度问题进行研究,主要完成工作如下:本文设计了基于最速下降法保覆盖的目标跟踪与节点调度算法,并根据目标移动速度与传感器节点移动速度的不同关系,将目标预测信息引入调度算法,获得更好的跟踪性能和覆盖性能。与此同时,将算法扩展到同时移动多个节点,进一步提升算法的性能。分析表明,在保证一定覆盖质量约束的前提下,基于最速下降法保覆盖的目标跟踪与节点调度算法能够较好的提高目标跟踪系统的性能。仿真结果也验证了算法的高效性。本文还研究了面向目标跟踪的有限感知范围移动传感器协同调度问题,提出了面向目标的有限感知范围移动传感器协同调度算法。从而实现在节点感知范围有限且移动最少数目节点的情况下,通过优化节点总的移动距离保证目标至少能实时地被一个节点探测到,返回目标实时状态信息,做出控制决策。仿真和Samovar3D实验结果都验证了该算法的有效性。最后,本文还搭建与实现了面向目标跟踪的移动传感器协同调度实验平台,并对整个实验平台的框架进行简单的介绍。针对实验的各个环节,设计软件程序框架,最终在该实验平台上成功运行有限感知范围移动传感器协同调度策略,验证该算法的有效性,对实际应用有一定的指导意义。
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