基于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)動(dòng)態(tài)簇機(jī)制的目標(biāo)跟蹤和耗能優(yōu)化方法研究.pdf

1、21世紀(jì)中，隨著無(wú)線通信技術(shù)、微電子技術(shù)以及計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展和進(jìn)步，推動(dòng)了無(wú)線傳感器這一低功耗多功能新興技術(shù)的迅速發(fā)展，這就在微小體積中實(shí)現(xiàn)了綜合數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理和數(shù)據(jù)通信等諸多功能。
　　 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)（wirelesssensornetwork，WSN）是新世紀(jì)頂尖的科學(xué)領(lǐng)域，由于其本身所具有的潛在的價(jià)值，已經(jīng)受到了諸多國(guó)家工業(yè)以及學(xué)術(shù)界的高度重視?；跓o(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)所具有的潛在的價(jià)值，該技術(shù)在生活和工業(yè)以及軍事等前

2、沿領(lǐng)域都有著相當(dāng)廣泛的重要價(jià)值。在無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)中，目標(biāo)定位和跟蹤是研究的重要方面之一，這在各個(gè)領(lǐng)域都有著相當(dāng)廣泛的使用價(jià)值。WSN網(wǎng)路技術(shù)一般使用內(nèi)置電池進(jìn)行供電，一旦在檢測(cè)區(qū)域中布點(diǎn)，由于布點(diǎn)的隨機(jī)性，那么更換電池將是一個(gè)工程量巨大的任務(wù)，這是很難實(shí)現(xiàn)的工作。因此，WSN網(wǎng)絡(luò)中，延長(zhǎng)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的使用壽命是WSN網(wǎng)絡(luò)的重要特性之一，如何在保證跟蹤精準(zhǔn)度的同時(shí)，減少能耗，延長(zhǎng)網(wǎng)絡(luò)壽命是設(shè)計(jì)目標(biāo)跟蹤體系時(shí)所必須考慮的幾個(gè)關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題。因

3、此，對(duì)于WSN網(wǎng)絡(luò)中目標(biāo)跟蹤技術(shù)方面的研究工作還是具有重要的理論以及實(shí)際意義的。
　　 本文首先介紹WSN網(wǎng)絡(luò)的概念以及其所具有的基本特性，其次闡述一下幾種經(jīng)典的目標(biāo)跟蹤算法，分析一下不同算法的原理和跟蹤有效性以及能量的有效性。在此基礎(chǔ)上，提出一種基于傳感器節(jié)點(diǎn)半徑分級(jí)的簇頭輪轉(zhuǎn)機(jī)制的目標(biāo)跟蹤算法，動(dòng)態(tài)分簇成員節(jié)點(diǎn)采用最大似然法對(duì)目標(biāo)位置進(jìn)行跟蹤計(jì)算，以確保精準(zhǔn)度，傳感器節(jié)點(diǎn)檢測(cè)半徑分級(jí)來(lái)減少整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的能耗。這樣既能夠減少簇頭節(jié)

4、點(diǎn)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間擔(dān)當(dāng)簇頭而對(duì)節(jié)點(diǎn)能量的過(guò)度消耗，規(guī)避在某個(gè)區(qū)域中形成節(jié)點(diǎn)分布空洞，又能盡最大可能的實(shí)現(xiàn)目標(biāo)的定位。所描述的問(wèn)題可如下解釋:在傳感器布點(diǎn)區(qū)域中，假設(shè)跟蹤物體緩慢移動(dòng)或者是靜止?fàn)顟B(tài)，簇頭節(jié)點(diǎn)會(huì)很長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)擔(dān)當(dāng)簇頭，這就使其能量消耗過(guò)大，從而影響整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的定位精度，在目標(biāo)丟失過(guò)程中，也不能夠有效的對(duì)目標(biāo)進(jìn)行追蹤。為了解決以上兩個(gè)問(wèn)題，本文提出了一種基于傳感器節(jié)點(diǎn)半徑分級(jí)的動(dòng)態(tài)簇頭輪流機(jī)制。首先所有的傳感器節(jié)點(diǎn)都有高低功耗的半徑，在目標(biāo)