无线传感器网络动态最近邻协作目标跟踪算法.pdf

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1、2012年第31卷第7期传感器与微系统(TransducerandMicrosystemTechnologies)135无线传感器网络动态最近邻协作目标跟踪算法龙慧，樊晓平，刘少强，唐文妍(中南大学信息科学与工程学院，湖南长沙410075)摘要：针对现有的目标跟踪算法不能兼顾精度和能耗的问题，提出了一种动态最近邻协作目标跟踪算法。本算法动态构建目标跟踪簇以更好地适应目标位置的实时变化，从而获取最佳的跟踪精度。当目标进入监控区域后，多个传感器节点感知到目标则自动成簇最小二乘方法初始移动目标的最初位置。引入预测机制，根据目标的未来位置，基于最近邻协作准则选择下一时刻的簇头节

2、点。目标跟踪簇头节点在其邻居范围内选择任务节点观测目标位置，并采用集中卡尔曼滤波完成目标的状态估计。仿真结果表明：提出的目标跟踪算法具有跟踪精度高，节点间的单跳通信距离能够有效减少能耗。关键词：目标跟踪；最近邻协作；卡尔曼滤波；无线传感器网络中图分类号：TP273文献标识码：A文章编号：1000-9787(2012)07-0135-05DynamicaltargettrackingalgorithmofWSNsbasedonnearestneighborhoodcollaborationLONGHui，FANXiao-ping，LIUShao-qiang，TANGWen

3、—yan(SchoolofInformationScienceandEngineering，CentralSouthUniversity，Changsha410075，China)Abstract：Toconquershortcomingofequivalentbetweenaccuracyandenergyconsumption，adynamicallyclusteringalgorithm，callednearestneighborhoodcollaboration，isproposedforcollaborativetargettrackinginwireless

4、sensornetworks．Thealgorithmformstargettrackingclustertoadapttherealtimechangeofmovingtargetforoptimaltrackingprecision．Whentargetmovesintothemonitoringarea，multi—sensornodesthatcansensethetargetworkcollaborativelyasatrackingclusterforinitialpositionoftargetbasedonleastsquare．Kalmanpredic

5、tionmechanismiSintroducedforcalculationofmovingtargetlocation．Clusterheadisselectedbasedoncollaborationnearestneighboringcriterion．Clusterheadchoosesthetaskingnodestoobservetargetlocationinitsneighborhood，andfulfillsstateestimationwithcentralKalmanfilter．Simulationresultsshowthat，compare

6、dwithexistingalgorithm，theproposedalgorithmnotonlyachievesuperiortrackingaccuracybutalsoenergysavingduetosinglehopcommunicationdistance．Keywords：targettracking；nearestneighborhoodcollaboration(NNC)；Kalmanfilter；wirelesssensornetworks0引言问间隔的自适应目标跟踪策略，用估计误差协方差矩阵的无线传感器网络⋯(WSNs)目标跟踪算法的目标是满迹导

7、出预测跟踪精度从而确定下一步采样时间间隔。然足精度要求的同时最大化网络生命周期。近年来很多学者而，文献[5]和[6]中多传感器联合检测概率难以计算，文先后提出了多种协作目标跟踪方法：文献[2]构建分层传献[7]将采样周期问题转化为优化问题，要求最优采样周感器网络用于声音目标跟踪；文献[3]提出信息驱动协作期能满足预设的跟踪精度，根据联合检测概率确定跟踪节目标跟踪(IDSQ)算法；文献[4]在任务节点选择过程中引点，得出了传感器节点分布密度与测量精度之间的关系。入竞争机制，所有激活的目标节点分别计算跟踪目标所能文献[8]提出了动态协作自组织