WSN中基于预测和量化的卡尔曼滤波目标跟踪

来源 :大连理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:julienchen
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集检测技术、模式识别、集成电路和无线通信等功能于一身的无线传感器网络的快速发展被人们所熟知。目标跟踪最先出现在战场,是无线传感器网络的最重要应用之一,而今被广泛应用于军事和民用领域。但是由于构成无线传感器网络的智能传感器节点,是一种便携式嵌入式设备,受电池能量、MCU处理能力、内存空间和无线通信距离的诸多限制,使得应用于无线传感器网络的目标跟踪问题面临着挑战。Ad-Hoc本身是一种对等式网络结构,即构成这种网络的传感器节点地位平等,不需要预先架设无线通信的基础设施。本文所有节点通过分层协议或分布式算法将规模较大的Ad-Hoc网络划分为分层式结构,由部分传感器节点共同完成跟踪任务,从而减轻网络的计算负担。为避免同一时刻所有传感器同时测量导致的资源浪费、网络寿命缩短、发送数据占用有限带宽,本文采用了一种计算复杂度低的调度算法,该方法与只根据距离目标的远近程度的调度传感器算法相比,状态更为平稳,误差协方差更小。诸多文献和实际应用证实,无线通信部分是节点能耗最高的部分,降低通信成本方法是节能的重要途径之一。本文为降低跟踪过程中的通信成本,将测量值量化到1bit,通过调整卡尔曼滤波的增益,弥补测量值损失部分,并在簇头将目标位置的估计值发送给汇点的通信过程中,设置发送数据的门限值,以避免数据频繁发送,降低了通信成本。为更切实的解决现实工程中存在的问题,本文对系统非线性特性进行处理,避免一阶线性化截断误差过大导致的跟踪精度下降。
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