无线传感器网络中移动式目标跟踪研究

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1、学校代码：10385分类号：研究生学号：1300220005密级：无线传感器网络中移动式目标跟踪研究ResearchonTargetTrackinginWirelessSensorNetworkswithMobileElements作者姓名：彭臻指导教师：王田副教授学科：计算机科学与技术研究方向：无线传感器网络所在学院：计算机科学与技术学院论文提交日期：二零一六年六月一日学位论文独创性声明本人声明兹呈交的学位论文是本人在导师指导下完成的研究成果。论文写作中不包含其他人已经发表或撰写过的研究内容，如参考他人或集体的科研成果，均在论文中以明确的方式说明。本人依法享有和承担由此论文所产

2、生的权利和责任。论文作者签名：签名日期：学位论文版权使用授权声明本人同意授权华侨大学有权保留并向国家机关或机构送交学位论文的复印件和电子版，允许学位论文被查阅和借阅。本人授权华侨大学可以将本学位论文的全部内容或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。论文作者签名：指导教师签名：签名日期：签名日期：摘要摘要无线传感器网络由大量传感器节点组成，被广泛用于监测周围环境信息。目标跟踪是无线传感器网络中的重要应用，其主要目的是通过节点来监测目标的实时状态。传统的固定传感器网络在进行目标跟踪时会遇到节点能耗过高、出现覆盖空洞等等问题。随着电子技

3、术和制造工艺的发展，移动传感器节点逐渐被投入使用。移动节点自身具有移动能力，非常适合进行目标跟踪：一方面，移动节点能够跟随目标运动，提高监测质量；另一方面，移动节点能够不受部署位置的影响，避免覆盖空洞的出现。通过调研发现，目前已有的探测为主的移动式目标跟踪方法主要存在以下几个问题：一是大部分跟踪方法采用的是全部由移动节点组成的网络，很少考虑移动节点与固定节点之间相互协作的情况；二是绝大多数方法使用的节点模型是0-1圆盘模型，不太符合信号传播的实际情况；三是大多数方法只考虑如何对单目标进行跟踪，而没有考虑同时跟踪多个目标的场景。针对这些情况，本文主要研究了移动式异构（混合）传感器网

4、络中的目标跟踪问题：由移动节点和固定节点共同组成的异构传感器网络中，移动节点与固定节点将相互协作，对目标实施跟踪。本文采用较为实际的信号衰减模型对监测值进行建模，分别针对单目标的场景和多目标的场景设计了跟踪算法。主要的研究工作如下：1)平面传感器网络中的目标探测问题。目标探测是目标跟踪的先导步骤。本文没有采用固定的信号强度阈值，而是通过将节点监测值转化为条件概率，设计了基于概率决策的目标探测方法。2)移动式混合传感器网络中的单目标跟踪问题。普通固定传感器网络中引入了少量移动节点，组成了混合传感器网络。设计跟踪方法来调度移动节点向目标方向靠近，并与固定节点相互协作跟踪目标。3)移动

5、式混合传感器网络中的多目标跟踪问题。为了合理地分配移动节点跟踪各个目标以防止有所遗漏，本文设计了虚拟力模型，尽可能地保证整体跟踪质量。4)移动式异构视频传感器网络中的单目标跟踪问题。基于虚拟监视区域，设计了接力式跟踪算法来调度移动视频节点对目标进行监测。I华侨大学硕士学位论文5)移动式异构视频传感器网络中的多目标跟踪问题。设计了特定的度量值来合理地分配移动视频节点，并基于此提出了多目标跟踪算法。基于以上研究，本文针对异构无线传感器网络中的目标跟踪问题提出了多种跟踪方法，可以分别适用于单目标场景以及多目标场景。为了验证所提出的方法，本文进行了大量仿真实验。实验结果证明移动节点的使用

6、可以有效提高监测质量。总的来说，所提出的跟踪方法不仅填补了现有研究的空白，同时具有一定的实际参考价值。关键词：无线传感器网络移动传感器节点视频传感器节点目标跟踪目标探测IIAbstractAbstractWirelesssensornetworksconsistofnumeroussensors,whicharewidelyusedforcollectingenvironmentalinformation.TargettrackingisanimportantapplicationforWirelessSensorNetworks(WSNs).Itsmainobjectiveis

7、tomonitorthetargetsintheareaofinterestbysensorsinthenetwork.Fortraditionalfixedsensornetworks,thereareseveralproblemsintargettrackingsuchashighenergyconsumption,existingcoverageholesandsoon.Withthedevelopmentofelectronictechnologiesandmanufac