研究目標(biāo)跟蹤背景下的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)管理問題,在保證目標(biāo)跟蹤需求的情況下減小能耗。首先對(duì)集中式無線傳感器網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和目標(biāo)跟蹤任務(wù)中傳感器網(wǎng)絡(luò)的工作過程進(jìn)行了介紹;其次介紹了以多交互濾波方法為基礎(chǔ)的機(jī)動(dòng)目標(biāo)跟蹤理論;接著建立同時(shí)考慮傳感器能耗節(jié)省和目標(biāo)捕獲概率的傳感器調(diào)度模型;繼而提出基于Logistic混沌序列和Boltzmann選擇策略的改進(jìn)布谷鳥算法用于求解最優(yōu)傳感器調(diào)度方案;最后通過仿真證明了本文模型和算法的有效性。 

【文章來源】：傳感技術(shù)學(xué)報(bào). 2020,33(03)北大核心CSCD

【文章頁數(shù)】：7 頁

【部分圖文】：

傳感器網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)示意圖

傳感器和調(diào)度中心的信息傳感器過程如圖2所示。由圖2可知,在調(diào)度1次傳感器時(shí),傳感器和調(diào)度中心共發(fā)生兩次數(shù)據(jù)流動(dòng),即調(diào)度中心將調(diào)度指令傳遞給傳感器和傳感器將觀測(cè)信息傳遞給調(diào)度中心,因此,在傳感器網(wǎng)絡(luò)對(duì)目標(biāo)的跟蹤過程中,僅需控制對(duì)目標(biāo)觀測(cè)的傳感器個(gè)數(shù)。由于傳感器觀測(cè)范圍的限制,對(duì)同一位置目標(biāo)的可觀測(cè)傳感器位置相近,故可認(rèn)為該可選傳感器與調(diào)度中心的通信距離相同,因此,可忽略通信距離對(duì)傳感器能量消耗的影響。

在k時(shí)刻,傳感器調(diào)度中心需按照公式(5)預(yù)測(cè)目標(biāo)k+1時(shí)刻運(yùn)動(dòng)狀態(tài),進(jìn)一步生成k+1時(shí)刻的傳感器調(diào)度方案。目標(biāo)狀態(tài)服從N( x ^ k+1|k,Pk+1|k)分布。對(duì)于位置(xk+1|k,yk+1|k)來講,其在空間中的分布如圖3所示。如圖3所示,橢圓為目標(biāo)k+1時(shí)刻預(yù)測(cè)位置可能出現(xiàn)區(qū)域,為確保目標(biāo)在k+1時(shí)刻不被丟失,應(yīng)啟動(dòng)綠色區(qū)域內(nèi)的傳感器對(duì)目標(biāo)進(jìn)行觀測(cè),但若啟動(dòng)綠色區(qū)域內(nèi)的所有傳感器對(duì)目標(biāo)進(jìn)行觀測(cè),無疑會(huì)造成傳感器資源浪費(fèi),這是由于區(qū)域1、區(qū)域2、區(qū)域3目標(biāo)出現(xiàn)的概率較小,若調(diào)度該區(qū)域的傳感器對(duì)目標(biāo)進(jìn)行觀測(cè),很可能不能獲取有效的觀測(cè)值。因此,本文在選擇傳感器的過程當(dāng)中,給定目標(biāo)捕獲概率閾值δ,從傳感器可能出現(xiàn)的區(qū)域中選擇若干區(qū)域,所選區(qū)域內(nèi)目標(biāo)出現(xiàn)概率之和(目標(biāo)捕獲概率)一旦達(dá)到閾值δ,則滿足觀測(cè)需求。這樣,既能避免傳感器資源浪費(fèi),又能保證較小的目標(biāo)丟失概率,較大概率地對(duì)目標(biāo)進(jìn)行定位跟蹤。傳感器調(diào)度過程中,應(yīng)選擇滿足閾值需求的最佳傳感器組合(傳感器個(gè)數(shù)最少、通信次數(shù)最少)在k+1時(shí)刻對(duì)目標(biāo)進(jìn)行觀測(cè)獲取觀測(cè)值。


本文編號(hào)：3339398