基于無線傳感網(wǎng)絡(luò)的目標(biāo)跟蹤技術(shù)研究.pdf

1、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)(WSN: Wireless Sensor Network)是一門集中了嵌入式技術(shù)、微電子技術(shù)、傳感器技術(shù)、分布式信息處理技術(shù)和通信網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)的交叉學(xué)科，也是當(dāng)前國(guó)際的熱點(diǎn)研究領(lǐng)域之一。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)廣泛應(yīng)用于國(guó)防、環(huán)境檢測(cè)、智能交通等領(lǐng)域。目標(biāo)跟蹤是無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的一項(xiàng)基本功能。因此本課題的研究具有重要的理論意義和應(yīng)用價(jià)值。
　　 隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，國(guó)內(nèi)外對(duì)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)跟蹤定位系統(tǒng)的研究取得了十分可喜的進(jìn)

2、展，不但出現(xiàn)了很多先進(jìn)的算法幫助已有的系統(tǒng)改進(jìn)性能，同時(shí)也有不少實(shí)驗(yàn)室和研究所提出了新的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。但是，從總體上來說，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)這個(gè)領(lǐng)域尚處于起步階段，有待于進(jìn)一步的推廣和普及。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的移動(dòng)目標(biāo)跟蹤實(shí)際上就是盡可能利用無線傳感器網(wǎng)絡(luò)獲得的信息，通過跟蹤算法或者通信協(xié)議，對(duì)目標(biāo)的位置和軌跡做出最接近真實(shí)值的估算。
　　 本文概述了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)，并由此引出了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的目標(biāo)跟蹤問題。以實(shí)驗(yàn)室搭建的無線

3、傳感器網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)為研究對(duì)象，應(yīng)用擴(kuò)展卡爾曼濾波(EKF: Extend Kalman Filter)目標(biāo)跟蹤算法和極大似然估計(jì)(MLE: Maximum Likelihood Estimation)目標(biāo)跟蹤算法，研究了基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)單目標(biāo)的跟蹤和定位問題，同時(shí)通過實(shí)驗(yàn)分析了測(cè)距方式和跟蹤算法對(duì)目標(biāo)跟蹤精度和節(jié)點(diǎn)能量消耗的影響，主要工作如下：
　　 (1)通過對(duì)傳統(tǒng)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和目標(biāo)跟蹤應(yīng)用特點(diǎn)的分析，建立了一種面向目標(biāo)跟

4、蹤的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)。
　　 (2)應(yīng)用EKF目標(biāo)跟蹤算法和MLE目標(biāo)跟蹤算法，在Matlab平臺(tái)上進(jìn)行了仿真實(shí)驗(yàn)，并對(duì)兩種算法的仿真結(jié)果做分析比較。仿真結(jié)果表明應(yīng)用MLE算法能得到較高的目標(biāo)跟蹤精度。
　　 (3)協(xié)助搭建基于Cricket節(jié)點(diǎn)的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)目標(biāo)跟蹤平臺(tái)，設(shè)計(jì)兩種基于EKF算法的跟蹤方案，運(yùn)用TinyOS操作系統(tǒng)編程使兩種方案得以實(shí)現(xiàn)，驗(yàn)證EKF跟蹤算法的有效性。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，第一種方案跟蹤效果