基于动态分簇的移动目标追踪方法技术

本发明专利技术公开了一种无线传感器网络中基于动态分簇的移动目标追踪方法。网络采用两阶段初始化方法，通过构建双层环状动态分簇的拓扑模型，可以根据目标移动不断更新动态簇。对目标的定位，考虑到不同能量的节点监测目标精度不同，采用基于功率级别的质心定位方法，提高移动目标监测的准确性。在保证追踪监测目标准确性的情况下，为了减少目标追踪网络的能耗，采用随机性定位算法，节省网络节点的能量，延长网络生命周期，解决无线传感器网络中移动目标追踪问题。

Moving target tracking method based on dynamic clustering

The invention discloses a moving target tracking method based on dynamic clustering in a wireless sensor network. By using the two stage initialization method, the dynamic model can be updated according to the moving of the target. In order to improve the accuracy of moving target monitoring, the centroid localization method based on power level is adopted to take into account the different targets of different energy nodes. To ensure the accuracy of the target tracking monitoring situation, in order to reduce the energy consumption target tracking network, using random location algorithm, save node energy, prolong the network life cycle, solve the mobile wireless sensor network target tracking problem.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种面向无线传感器网络中基于动态分簇的移动目标追踪方法，属于无线传感器网络

技术介绍
移动目标追踪技术几乎涉及到无线传感器网络的各个应用领域，影响范围之广，带来的价值之巨，难以估量。由于无线传感器网络克服了传统监测网络诸如不易部署、成本高昂、通信难度大等缺点，使其在环境监测、军事监控，基建保护等领域都应用广泛，体现了巨大的科学意义和应用前景。目前，无线传感器网络中对移动目标的追踪，采用的拓扑结构，在监测较快的移动目标时，存在着定位不够准确问题，容易出现丢失追踪目标，导致再重新定位追踪目标，消耗较大的能量，直接影响追踪目标的及时性，出现较长的网络延迟。当网络节点部署不均匀时，追踪目标时会出现较大的误差，追踪不够精确，而且网络中节点的能量不同对定位目标准有较大的影响。连续不断地定位追踪目标，虽然可以提高较为准确的目标定位，但是付出了较大的能耗代价。因此，在无线传感器网络中移动目标追踪时，必须解决两个问题：(1)基于设定的追踪模型，保证目标定位和移动轨迹描述的准确性；(2)在保证第一个条件的前提下，尽量减少目标追踪模型的能量消耗，延长整个网络的生命周期。目前，无线本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于动态分簇的移动目标追踪方法，其特征在于，在双层环状拓扑结构基础上，采用基于功率级别的定位方法和随机性定位方法相结合的算法对移动目标进行定位追踪；主要包括：网络初始化、双层环结构动态簇形成、动态簇更新、移动目标定位和计算追踪路径五个步骤：1)为避免节点之间的信息广播相互干扰，采用两阶段初始化方法；2)双层环状结构簇构建包括：内环构建、外环构建、簇头选取三个步骤；3)动态簇更新包括：新监测到移动目标的节点加入、不能监测到移动目标的节点退出、簇头节点移交；4)对目标进行定位，采用基于功率级别的定位方法和随机性定位方法相结合的算法；5)追踪路径，将接收的目标定位数据，转化为时间轴上的位置序列。

【技术特征摘要】
1.一种基于动态分簇的移动目标追踪方法，其特征在于，在双层环状拓扑结构基础上，采用基于功率级别的定位方法和随机性定位方法相结合的算法对移动目标进行定位追踪；主要包括：网络初始化、双层环结构动态簇形成、动态簇更新、移动目标定位和计算追踪路径五个步骤：1)为避免节点之间的信息广播相互干扰，采用两阶段初始化方法；2)双层环状结构簇构建包括：内环构建、外环构建、簇头选取三个步骤；3)动态簇更新包括：新监测到移动目标的节点加入、不能监测到移动目标的节点退出、簇头节点移交；4)对目标进行定位，采用基于功率级别的定位方法和随机性定位方法相结合的算法；5)追踪路径，将接收的目标定位数据，转化为时间轴上的位置序列。2.根据权利要求1所述的基于动态分簇的移动目标追踪方法，其特征在于，两阶段初始化方法包含以下步骤：1.1)将所有节点都设为等待状态，基站节点以最大功率进行广播，给定阈值，若节点收到的信号强度大于阈值，则进入工作状态并置q为1，向基站节点报告其ID和剩余能量，基站节点将这些信息登记到sink候选簇头表中。若小于阈值，则节点进入休眠状态；1.2)工作状态的节点调整通信功率至一跳范围距离，进行消息广播，收到消息的节点进入工作状态，并将其ID和剩余能量回传，同样，调整通信功率至一跳范围距离，进行消息广播，邻居节点互相登记信息到邻居节点信息表。3.根据权利要求1所述的基于动态分簇的移动目标追踪方法，其特征在于，步骤2)包含以下步骤：2.1)构建内层环结构；当目标进入追踪区域后，节点监测到目标的出现，所有能监测到目标出现的节点，调整功率至正常工作状态，加入内层环集合，同时根据邻居节点信息表，通知邻居节点，如果邻居节点已经处于内层环集合，则不作回应；2.2)构建外层环结构；收到通知的、非内层环集合的邻居节点，首先调整状态至正常工作状态，然后再将工作功率增大至κ倍，感知范围增大。此时，如果邻居节点能够监测到移动目标，则加入外层环集合，进入κ级别工作状态；反之，邻居节点降低功率，进入等待状态；2.3)选取簇头；首先，节点查询自己的标记位q是否为1，如果只有一个节点的标记位为1，则此节点为簇头节点；如果不止一个节点，则需考虑剩余能量情况，查询sink节点候选簇头表，选择剩余能量最多的节点为簇头；若不存在这样的节点，则选取簇内剩余能量多的节点为簇头；其余节点成为簇头的成员节点。4.根据权利要求1所述的基于动态分簇的移动目标追踪方法，其特征在于，所述步骤3)包含以下步骤：3.1)新节点加入动态簇；对于任意一个非簇内节点i，即当目标进入感知范围内，则发送加入动态簇的广播请求REQin；等待Δt时间后，如果收到簇...

【专利技术属性】
技术研发人员：毛莺池，钟海士，包威，王龙宝，平萍，
申请(专利权)人：河海大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32