面向目標(biāo)跟蹤的自組織傳感網(wǎng)研究.pdf

1、傳感器網(wǎng)絡(luò)是由大量自治的微型感知設(shè)備以Ad-Hoc等方式構(gòu)建形成，并能夠協(xié)同地對某種物理現(xiàn)象進(jìn)行感知的網(wǎng)絡(luò)，目標(biāo)跟蹤是傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的重要方面。本文詳細(xì)分析了將自組織傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用于目標(biāo)跟蹤應(yīng)用所必須解決的多個關(guān)鍵問題——布局、覆蓋和節(jié)點定位，并針對這些相互關(guān)聯(lián)的問題提出了一套較完整的創(chuàng)新性解決方案。本文所做的主要工作如下： 1.提出了一種目標(biāo)相關(guān)的傳感器網(wǎng)絡(luò)布局方法。針對實物實驗中發(fā)現(xiàn)的傳感器布局方面的問題，本文提出了目標(biāo)相關(guān)

2、的虛擬力布局方法，用這種方法可令原本隨機分布的傳感器自組織地合理排布于“感興趣區(qū)域”(ROI)中，基于這種傳感器布局，傳感器之間可以根據(jù)目標(biāo)位置動態(tài)調(diào)整自身位置，以獲取更好的觀測效果。在此基礎(chǔ)上，我們還進(jìn)一步提出了根據(jù)傳感器重要性進(jìn)行節(jié)點保護(hù)的策略。 2.提出了基于覆蓋的傳感器網(wǎng)絡(luò)布局分析和改進(jìn)策略。為了分析布局的性能并對布局進(jìn)行改進(jìn)，本文針對區(qū)域覆蓋進(jìn)行了分析，提出了一種新穎的對ROI的正三角形區(qū)域劃分方法，并基于此分析得出了

3、傳感器網(wǎng)絡(luò)的覆蓋和連通概率與節(jié)點感知半徑、發(fā)射半徑、失效概率及節(jié)點數(shù)量的關(guān)系，該關(guān)系對傳感器網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建具有一定的指導(dǎo)意義。同時，本文還分析了柵欄覆蓋問題，并基于對最大支撐路徑的分析和實驗得出了增量式傳感器布局的啟發(fā)式規(guī)則，這些規(guī)則可以用來分析和完善已有布局中存在的弱點或漏洞。 3.提出了一種新的基于移動燈塔最優(yōu)路徑的傳感器定位方法。當(dāng)布局和覆蓋分析完成后，本文針對矩形ROI和任意形狀ROI分別給出了移動最優(yōu)燈塔信號發(fā)射點獲取算法

4、，并結(jié)合旅行商算法得到周游發(fā)射點的最優(yōu)路徑作為燈塔移動路徑。當(dāng)移動燈塔按最優(yōu)路徑移動并在預(yù)定發(fā)射點發(fā)送無線電信號時，待定位的傳感器節(jié)點即可根據(jù)三邊測量法計算自身坐標(biāo)，完成定位。此外，這種方法中體現(xiàn)了基于最優(yōu)位置遍歷的移動燈塔路徑設(shè)計思想，這一想法很容易與現(xiàn)有的各種基于燈塔布局的定位算法相結(jié)合，得到一系列滿足不同性能要求的燈塔路徑，從而可利用移動燈塔完成原本需要多個燈塔形成特定布局方能完成的定位工作，這大大擴展了移動燈塔定位方法的適用范圍