以目标分类、识别、统计和目标定位、数据融合为基础的运动目标监测跟踪技术,作为一门综合传感、计算、通信、信息处理、人工智能等众多技术的多学科交叉技术,无论是在军事还是在民用方面都有着十分广泛的应用。 集成了传感器技术、微机电系统技术、无线通信技术和分布式信息处理技术的无线传感器网络是一种全新的计算模式,是继因特网之后将对21世纪人类生活方式产生重大影响的IT热点技术。因特网改变了人与人之间交流、沟通的方式,而无线传感器网络将逻辑上的信息世界与物理世界融合在一起,将改变人与自然交互的方式。 无线传感器网络的应用已经由最初的军事领域扩展到众多民用领域。根据数据采集的特点可以将无线传感器网络的应用分为周期性的数据采集,突发事件处理和移动目标跟踪三大类。低成本、低功耗、体积小、高冗余、多功能的特性使得无线传感器网络在状态监测控制、突发事件处理和移动目标分类识别跟踪等方面的应用比传统的系统更方便、更可靠、更有效,愈来愈受到业界的关注。 本文针对目标跟踪应用的需求,对无线传感器网络的通信协议、信息处理和定位等相关热点问题进行研究,并设计开发了相应的原型系统,为进一步的应用和研究打下基础。本文所作的主要工作如下: (1) 提出面向目标跟踪的无线传感器网络体系结构ATW,该体系结构综合了状态监测和突发事件处理应用场景,为全面研究无线传感器网络的热点问题和应用提供了良好的平台。 (2) 针对目标跟踪对MAC协议的能耗有效性和可扩展性需求,提出可扩展的能耗有效的媒介访问控制协议(SEMAC)。仿真结果表明,SEMAC具有更好的能耗有效性和可扩展性。 (3) 为满足目标跟踪对路由数据的高可靠性要求,采用(m,k)理论对链路质量估计的方法进行了研究,提出基于链路质量估计的路由(LQER)算法。该算法综合考虑能耗和链路质量,使得网络在路由数据时具有更高的可靠性,减少了数据重传的概率,从而节省了能耗,延长了网络寿命。