無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中能量高效的目標(biāo)跟蹤協(xié)議研究.pdf

1、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是由大量微型廉價(jià)的傳感器節(jié)點(diǎn)通過自組織快速形成的一個(gè)無線網(wǎng)絡(luò)，能夠?qū)Υ蠓秶鷧^(qū)域進(jìn)行有效監(jiān)測(cè)，因此被廣泛應(yīng)用于軍事戰(zhàn)場(chǎng)、環(huán)境監(jiān)測(cè)、交通運(yùn)輸、醫(yī)療診斷等各個(gè)領(lǐng)域。目標(biāo)跟蹤是無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的一個(gè)基本應(yīng)用，由于移動(dòng)目標(biāo)運(yùn)動(dòng)的不確定性，對(duì)移動(dòng)目標(biāo)進(jìn)行高質(zhì)量的定位跟蹤成為一個(gè)極具挑戰(zhàn)性的研究課題。 本論文提出了一種基于動(dòng)態(tài)組的目標(biāo)跟蹤協(xié)議。首先將傳感器節(jié)點(diǎn)狀態(tài)劃分為三個(gè)狀態(tài)：睡眠狀態(tài)、監(jiān)測(cè)狀態(tài)和跟蹤狀態(tài)，并設(shè)計(jì)了一個(gè)節(jié)點(diǎn)調(diào)度

2、機(jī)制，使得節(jié)點(diǎn)在無目標(biāo)時(shí)能夠充分地保持睡眠狀態(tài)；目標(biāo)出現(xiàn)后節(jié)點(diǎn)能夠及時(shí)被喚醒并參與目標(biāo)的跟蹤、監(jiān)測(cè)目標(biāo)并向領(lǐng)導(dǎo)節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)。并為處于監(jiān)測(cè)狀態(tài)的節(jié)點(diǎn)設(shè)置了一個(gè)節(jié)點(diǎn)權(quán)值，通過節(jié)點(diǎn)權(quán)值決定節(jié)點(diǎn)是否參與目標(biāo)的跟蹤。最后，提出了一個(gè)領(lǐng)導(dǎo)節(jié)點(diǎn)自適應(yīng)發(fā)送數(shù)據(jù)報(bào)告方案，能夠根據(jù)目標(biāo)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)動(dòng)態(tài)地調(diào)整數(shù)據(jù)報(bào)告頻率。模擬分析表明該協(xié)議有效地提高了網(wǎng)絡(luò)中能量利用率。 本論文還提出了基于Delaunay三角剖分目標(biāo)跟蹤協(xié)議。該協(xié)議通過將幾何位置上雜亂

3、分布的傳感器節(jié)點(diǎn)進(jìn)行Delaunay三角剖分與Voronoi劃分，因此每個(gè)節(jié)點(diǎn)都具有Delaunay三角形的幾何特性。并將Delaunay三角剖分唯一性的特性與無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的目標(biāo)跟蹤應(yīng)用相結(jié)合，使得在跟蹤過程中僅僅只有目標(biāo)位置所在的Delaunay三角形的三個(gè)頂點(diǎn)參與目標(biāo)的跟蹤，選擇目標(biāo)位置所在的Voronoi多邊形對(duì)應(yīng)的節(jié)點(diǎn)作為信標(biāo)節(jié)點(diǎn)。該目標(biāo)跟蹤協(xié)議減少了參與跟蹤的節(jié)點(diǎn)數(shù)目，有效地提高了網(wǎng)絡(luò)能量利用率。 作為目標(biāo)跟蹤方案設(shè)