基于声音的无线传感器网络单目标跟踪研究与应用

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1、西北大学硕士学位论文基于声音的无线传感器网络单目标跟踪研究与应用姓名：彭瑞云申请学位级别：硕士专业：计算机软件与理论指导教师：房鼎益摘要无线传感器网络是由大量智能传感器节点以无线通信方式融合在一起，并能对周围的某些物理现象进行协同感知的自组织网络。目标跟踪是无线传感器网络的重要应用，目前基于无线传感器网络的目标跟踪研究主要集中在单目标跟踪，现有的节点自组织策略和目标定位算法，对高速运动的目标，存在定位精度和能耗不可调节、容错性差、目标丢失等问题。如何解决这些问题，是一个值得深入研究的课题。本文以车辆跟踪应用为背景，详细分析了基于

2、无线传感器网络单目标跟踪中的跟踪和定位问题，修改并提出了一套基于声音能量的无线传感器网络单目标跟踪和定位算法。本文主要工作如下：1、在CA—CFAR基础上，提出了WCA．CFAR单节点目标检测算法，该算法使用节点自身的历史数据和“将来”数据动态调节目标检测阀值。2、改进了一个基于声音能量的传感器节点自组织策略。在簇首领节点选举和移交算法中，使用节点检测到的目标声音能量值作为首领选择的依据。3、提出了加权质心目标定位算法。根据声音能量传播模型，节点侦测到的目标声音能量值和节点到目标距离的平方成反比。因此，在使用节点坐标估计目标位置

3、时，将节点侦测到的目标声音能量值的平方根作为该节点的权重。4、在Windows操作系统平台上，使用VisualC．卜}6．0和MATLAB6．5开发了一个基于声音的无线传感器网络单目标跟踪仿真实验平台WinWSNSim，并在该平台上，对基于声音能量的传感器网络节点自组织策略、加权质心定位算法以及三边测量定位算法进行了仿真实验。实验表明，基于声音能量的传感器节点自组织策略以及加权质心定位算法具有较高的定位精度和较低的能耗。关键词：无线传感器网络，定位，目标跟踪，声音能量，车辆跟踪ExploringSingleTargetTrack

4、ingUsingAcousticWirelessSensorNetworksABSTRACTWirelesssensornetworkisaself-organizingnetworkwhichconsistsoflargenumberofintelligentnodes；ithasabilityofsensingthesurroundingcooperatively．Singletargettrackingisahotspotinwirelesssensornetworks，however,existingnodegroupm

5、anagementandtargetlocalizationalgorithmsfacesomedifficultproblemssuchasbalancebetweenenergyconsumptionandlocalizationaccuracy,faulttolerance，targetlostetc，especiallyforhigh—speedtarget，itisagreatchallengetosolvetheseproblemsintargettrackingbasedonacousticwirelesssens

6、ornetworks．Afteradeepstudyaboutthesingletargetpositioningandtrackinginacousticwirelesssensornetworksbasedonthevehicletracking，apositioningandtrackingalgorithmforsingletargettrackingonacousticwirelesssensornetworksisproposed．Themaincontributionsofthispaperare：1．Propos

7、esaWCA-CFARtargetdetectionalgorithmforsinglenodebasedonCA．CFAR．2．Improvesanodeself-organizingalgorithmforsingletargettrackingofacousticwirelesssensornetworkswhichelectsandtransfersclusterheadintermsoftheacousticenergydetectedbysensornodes．3．Proposesaweighted—centroid

8、targetlocalizationalgorithmbasedontheconceptionthattheenergyreceivedbynodeisinverselyproportionaltothesquareofthedistancebetweenthe