移动目标跟踪是传感器网络中的一类重要的应用,传感器网络的移动性为目标跟踪方法提供了新的可能。移动传感器网络节点配备相关目标跟踪功能可以自动地对移动目标进行动态跟踪从而使目标跟踪从结点移动中受益。本研究从移动目标实时跟踪的角度,考虑失去连接和感知覆盖面的风险,以提高跟踪质量、减少覆盖与连通损失及降低结点移动能耗为综合目标,为了提高目标跟踪方法的通用性并节省网络资源,本研究拟通过假设检验、测量和自学习的手段为传感器建立感知和通信模型,并设计分布式目标跟踪优化算法,以提高目标跟踪效率;结合传感器网络自组织移动特性,设计多目标跟踪算法;提出随动态环境自适应的实时跟踪;根据简洁路由原理设计健壮路由算法,同时将连通集成到路由技术中,提高网络的连通性;最后,我们将集成阶段性研究成果,设计一种随应用环境动态调节的,适合移动传感器网络技术特点和工程应用背景的目标跟踪实现方法,并对其性能进行分析和评价。
Mobile Sensor Networks;Mobile Target Tracking;Energy Consumption;Coverage;Connectivity
移动目标跟踪是传感器网络中的一类重要的应用,移动无线传感器网络中研究对目标跟踪的移动部署具有重要意义,该方向目前在国际上的研究还刚刚起步,课题负责人经过大量阅读总结这些领域的基本方法和最新研究成果,并与国内外传感器网络领域的研究人员进行深入交流,吸收和消化此方向国内外同行的最新研究进展,同时我们对传感器在目标跟踪方面的实际应用进行了大量的调研,使项目中的研究符合实际应用的需要;其中用于目标跟踪的移动传感器节点感知和通信模型,目标跟踪的自组织移动部署、环境自适应性方法以及路由连通是移动传感器网络目标跟踪处理面临的关键问题。我们在本项目中针对这些问题开展了深入的研究。从移动目标实时跟踪的角度,考虑失去连接和感知覆盖面的风险,以提高跟踪质量、减少覆盖与连通损失及降低结点移动能耗为综合目标,为了提高目标跟踪方法的通用性并节省网络资源,本项目通过假设检验、测量和自学习的手段为传感器建立了感知和通信模型,并设计实现了分布式目标跟踪优化算法,以提高目标跟踪效率;结合传感器网络自组织移动特性,设计了多目标跟踪算法;建立了随动态环境自适应的实时跟踪;根据简洁路由原理设计了健壮路由算法,同时将连通集成到路由技术中,提高了网络的连通性;最后,我们集成阶段性研究成果,设计了一种随应用环境动态调节的,适合移动传感器网络技术特点和工程应用背景的目标跟踪实现方法,并对其性能进行了分析和评价。传感器网络的移动性为目标跟踪方法提供了新的可能。移动传感器网络节点配备相关目标跟踪功能可以自动地对移动目标进行动态跟踪从而使目标跟踪从结点移动中受益。项目组成员进行了大量数据采集和分析工作,如移动位置估计,信号强度估计,目标和网络状态估计,感知和通信范围估计等;在2013年度增加了目标跟踪中的定位技术和移动模型的研究。我们的研究小组针对本项目的研究内容对这些方法进行了深入的学习,运用这些方法和工具并结合我们自己在传感器网络以及其他领域已经取得的研究成果,进行自主创新,通过复杂的理论分析建立了模型,设计算法;提出了一套针对移动传感器网络目标跟踪关键问题的解决方案;突出移动传感器网络在目标跟踪的应用中具有比静态传感器网络无法比拟的优势;然后通过试验验证,完善了本项目的研究成果。使本项目在研究过程中产生了较全面和可行的研究方案,项目的研究表明移动传感器网络在目标跟踪的优化、控制及应用中发挥着重要作用。