无线传感器网络节点分布式测量休眠和目标跟踪方法技术

本发明专利技术公开了无线传感器网络节点分布式测量休眠和目标跟踪方法。首先确定无线传感器网络中的节点数量、目标运动方程、节点通信半径和测量半径，初始化各节点的后验协方差矩阵和状态估计值；每个节点接收邻居节点的后验协方差矩阵和状态估计值，各节点利用最小迹原则更新协同协方差和协同估计状态值；每个节点按照预设的事件触发条件判断是否对目标进行测量；根据节点是否测量目标更新后验协方差和后验状态估计。本发明专利技术能够在保证目标跟踪系统性能的条件下，显著减少系统能量消耗，从而延长网络的生命周期保证网络的稳定性。

【技术实现步骤摘要】
无线传感器网络节点分布式测量休眠和目标跟踪方法
本专利技术属于无线传感网络领域，特别涉及了无线传感器网络节点分布式测量休眠和目标跟踪方法。
技术介绍
无线传感器网络是由大量自组织的传感器节点所构成的，每个传感器节点携带电池、无线收发装置、微型处理器，能够发送/接收数据并对数据进行处理，并能够通过节点之间的相互协作完成诸如智能监测、目标定位和跟踪等任务的复杂网络。基于无线传感器网络技术的目标跟踪问题是无线传感器网络在实际中的一项重要应用。尽管无线传感器网络具有自组织、鲁棒性强、成本低等优点，但考虑到真实环境的复杂性、给定任务的难易程度以及网络的能量和带宽受限，使得传感器网络目标跟踪技术在跟踪误差和网络的能量消耗之间存在一定的矛盾。从一方面来说能够测量到目标的节点数目越多，网络的跟踪误差就越小(不考虑其他因素)，但是驱动节点测量所消耗的能量也就越多，这对于传感器网络来说是不利的。考虑到网络中节点所携带的能量是有限，总是希望传感器网络消耗的能量越少越好，从而在一定程度上延长网络的生命周期同时保证网络的稳定性。目前在传感器网络目标跟踪精度和能量消耗之间进行权衡的技术主要可以分为以下几种方案：本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种无线传感器网络节点分布式测量休眠和目标跟踪方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)根据需求及先验知识确定无线传感器网络中的节点数量，在目标运动区域内均匀部署节点；确定目标运动方程、节点通信半径和测量半径；对各节点的后验协方差矩阵和状态估计值进行初始化；(2)每个节点接收邻居节点的后验协方差矩阵和状态估计值，各节点利用最小迹原则更新协同协方差和协同估计状态值；(3)每个节点按照预设的事件触发条件判断是否对目标进行测量；(4)如果节点测量目标，则利用测量信息和卡尔曼滤波更新后验协方差和后验状态估计；如果节点测量休眠，则利用预测值来更新后验协方差和状态估计值；各节点发送更新后的后验协方差和后验估计...

【技术特征摘要】
1.一种无线传感器网络节点分布式测量休眠和目标跟踪方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)根据需求及先验知识确定无线传感器网络中的节点数量，在目标运动区域内均匀部署节点；确定目标运动方程、节点通信半径和测量半径；对各节点的后验协方差矩阵和状态估计值进行初始化；(2)每个节点接收邻居节点的后验协方差矩阵和状态估计值，各节点利用最小迹原则更新协同协方差和协同估计状态值；(3)每个节点按照预设的事件触发条件判断是否对目标进行测量；(4)如果节点测量目标，则利用测量信息和卡尔曼滤波更新后验协方差和后验状态估计；如果节点测量休眠，则利用预测值来更新后验协方差和状态估计值；各节点发送更新后的后验协方差和后验估计；(5)重复步骤(2)-(4)，直到跟踪时间结束。2.根据权利要求1所述无线传感器网络节点分布式测量休眠和目标跟踪方法，其特征在于：在步骤(2)中，协同协方差和协同估计状态值的更新公式如下：上式中，和分别为更新后的第i个节点的协同协方差和协同估计状态值，Pind(k-1|k-1)和分别为第ind个节点的后验协方差矩阵和状态估计值，Ni为第i个节点的通信邻居节点，tr为迹运算。3.根据权利要求1或2所述无线传感器网络节点分布式测量休眠和目标跟踪方法，其特征在于：在步骤(3)中，所述预设的事件触发条件如下：上式中，bi(k)表示第k个采样时刻第i个节点是否触发测量的标志，bi(k)＝1表示触发测量，bi(k)＝0表示不触发测量，pi表示第i个节点自身的坐标位置，表示第i个节点对目标位置的预测值，δi(k)表示第i个节点对目标位置的预测误差，ds表示测量半径，Ji1(k)和Ji0(k)分别为第k个采样时刻第i个节点测量和不测量所对应的性能函数值：

【专利技术属性】
技术研发人员：张亚，张玲玲，杜丽双，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32