基于无线传感器网络的目标跟踪算法PDCTA

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无线传感器网络(WSN)是新世纪最活跃的科技领域之一,由于本身潜在的应用价值,已经引起了许多国家学术界和工业界的高度重视。无线传感器网络是综合了数据采集、数据传输及数据处理的综合性的复杂综合系统,在工业监控、日常生活、军事前沿等领域都有着广泛的应用前景。实际上,随着无线传感器网络在技术、工艺方面的逐渐成熟,最近几年此项技术已经被国内及国外公司广泛应用,比如智能电表、无线仓库感知、电网环境监测及临床医学上的病情全天检测等。相较传统的电信网、蓝牙、WIFI网络,无线传感器网络具有独有的优势。无线传感器网络是由大量体积小、成本低,具有感知、处理融合及通信的传感器节点组成,属于自组织网络,拥有隐蔽性好的特点,非常适合被应用于移动目标的定位和跟踪。目标跟踪是无线传感器网络研究的重要方面,在商务、工业及军事领域都有着广泛的应用价值。WSN使用电池供电,一旦部署更换电池很难实现,因此能量受限是WSN的重要特征之一,如何降低网络能耗是设计目标跟踪系统时必需考虑和解决的关键问题,事实上,网络能耗均衡和跟踪目标精度是无线传感器网络目标跟踪算法主要的两个研究问题。由于无线传感器网络节点数量大,密度高,一般采用簇形网络结构。协作跟踪簇形网络可以动态调整簇结构以及簇的规模,近些年来被广泛应用。本文首先介绍无线传感器网络的基本概念,及几种经典的目标跟踪算法,在此基础上,提出基于POOL机制的目标跟踪算法PDCTA。问题描述如下:在传统目标跟踪算法中,在目标慢速移动或是接近静止过程中,簇首节点因长时间担任簇首,能量消耗过快,形成能量空洞。为解决这一问题,本文提出基于POOL机制的簇首轮转机制。变速目标跟踪过程中,节点担任簇首的时间设有阀值,时间到时簇首从POOL中根据剩余能量及距离目标节点RSSI信号强度等因素选择一个节点作为新任簇首。目标变速移动过程中,POOL结构及数据不断更新。此机制保证簇首的平滑转移,在保证跟踪精度的同时,均衡能耗,避免过早出现能量空洞,延长网络有效寿命。使用Matlab多次仿真,验证本文算法的可行性。
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