專利名稱:基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)接收信號強(qiáng)度的無源目標(biāo)追蹤方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明屬于無線傳感器領(lǐng)域,尤其是一種基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)接收信號強(qiáng)度的無源目標(biāo)追蹤方法。
背景技術(shù):
隨著無線網(wǎng)絡(luò)的廣泛應(yīng)用,人們對目標(biāo)定位與跟蹤技術(shù)的需求也日益增大。除了需要在室外環(huán)境下對移動的人員、車輛進(jìn)行實時的定位與跟蹤,在復(fù)雜的室內(nèi)環(huán)境中,尤其是高檔住宅小區(qū)、展廳、倉庫、超市、地下停車場中也常需要獲得人員或物品的位置信息。由于受到室內(nèi)環(huán)境的復(fù)雜性和不確定性等條件的限制,傳統(tǒng)的定位跟蹤系統(tǒng),例如GPS定位系統(tǒng)和視頻監(jiān)控系統(tǒng),均有自身的局限性。GPS定位系統(tǒng)在室內(nèi)使用時會受到如下兩點約 束一方面,GPS接收機(jī)必須要避免被從上方遮蓋,保證與衛(wèi)星通信暢通;另一方面,衛(wèi)星信號的多徑傳播將會對時鐘同步的過程產(chǎn)生影響。而視頻采集設(shè)備只能采集視線內(nèi)的圖像信息,所以監(jiān)控時攝像頭與目標(biāo)之間不能存在障礙物的遮擋;另一方面,視頻采集設(shè)備的成像性能會受到光照的影響,例如在強(qiáng)光或者黑暗的環(huán)境下,獲取圖像的性能都會降低。因此傳統(tǒng)的跟蹤算法在室內(nèi)環(huán)境下定位的實時性、精確性以及對環(huán)境的自適應(yīng)性都無法得到保證。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是當(dāng)前備受關(guān)注的熱點研究領(lǐng)域,是信息采集和感知的一場革命,能廣泛應(yīng)用于軍事、環(huán)境監(jiān)測和預(yù)報、智能家居、城市交通以及樓道和工廠的安全監(jiān)控領(lǐng)域。其中,定位與跟蹤是無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的主要研究方向之一,主要是借助于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中通信所使用的射頻信號進(jìn)行目標(biāo)感知,也被稱為基于射頻接收信號強(qiáng)度的定位方法,其根據(jù)已知節(jié)點發(fā)來的信號強(qiáng)度值,來判斷目標(biāo)所處的位置。然而現(xiàn)有的基于接收信號強(qiáng)度的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)定位方法大多數(shù)為有源定位,即目標(biāo)物體必須攜帶傳感器節(jié)點,接收已知節(jié)點發(fā)來的數(shù)據(jù)。但是,該方法的不能用于無源目標(biāo)(被動目標(biāo))跟蹤,無源目標(biāo)的特點是目標(biāo)不會主動與跟蹤系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)交互,甚至有可能被跟蹤的目標(biāo)本身并不希望被系統(tǒng)所跟蹤到。因此,現(xiàn)有技術(shù)無法對無源目標(biāo)進(jìn)行有效跟蹤。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足,提供一種設(shè)計合理、簡單有效的基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)接收信號強(qiáng)度的無源目標(biāo)追蹤方法。本發(fā)明解決其技術(shù)問題是采取以下技術(shù)方案實現(xiàn)的一種基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)接收信號強(qiáng)度的無源目標(biāo)追蹤方法,包括以下步驟步驟I :無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點進(jìn)行數(shù)據(jù)廣播,所有節(jié)點接聽并記錄數(shù)據(jù);步驟2 :節(jié)點計算接收信號強(qiáng)度值與靜態(tài)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的差值的絕對值,通過無源目標(biāo)追蹤模型進(jìn)行目標(biāo)位置似然度計算;步驟3 :用粒子濾波算法和參數(shù)估計算法并結(jié)合目標(biāo)位置似然度,進(jìn)行目標(biāo)的實時追蹤。
而且,所述節(jié)點接聽并記錄的數(shù)據(jù)包括接收信號強(qiáng)度、信號來源和接收者信息。而且,所述的目標(biāo)位置似然度計算方法為首先,計算目標(biāo)的可能位置與無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中每條鏈路的相對位置關(guān)系,然后,計算在該相對位置的理論信號強(qiáng)度變化值與實際信號強(qiáng)度變化值的絕對值的差值,從而計算目標(biāo)位置似然度。而且,所述的步驟3包括以下處理過程⑴初始化賦予參數(shù)Θ ^到任意初始值,將計數(shù)器b設(shè)為0,從狀態(tài)的先驗概率分布P(X0)抽樣出狀態(tài)粒子⑵設(shè)置計數(shù)器
權(quán)利要求
1.一種基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)接收信號強(qiáng)度的無源目標(biāo)追蹤方法,其特征在于包括以下步驟步驟I:無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點進(jìn)行數(shù)據(jù)廣播,所有節(jié)點接聽并記錄數(shù)據(jù);步驟2:節(jié)點計算接收信號強(qiáng)度值與靜態(tài)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的差值的絕對值,通過無源目標(biāo)追蹤模型進(jìn)行目標(biāo)位置似然度計算;步驟3 :用粒子濾波算法和參數(shù)估計算法并結(jié)合目標(biāo)位置似然度,進(jìn)行目標(biāo)的實時追
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)接收信號強(qiáng)度的無源目標(biāo)追蹤方法,其特征在于所述節(jié)點接聽并記錄的數(shù)據(jù)包括接收信號強(qiáng)度、信號來源和接收者信息。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)接收信號強(qiáng)度的無源目標(biāo)追蹤方法,其特征在于所述的目標(biāo)位置似然度計算方法為首先,計算目標(biāo)的可能位置與無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中每條鏈路的相對位置關(guān)系,然后,計算在該相對位置的理論信號強(qiáng)度變化值與實際信號強(qiáng)度變化值的絕對值的差值,從而計算目標(biāo)位置似然度。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)接收信號強(qiáng)度的無源目標(biāo)追蹤方法,其特征在于所述的步驟3包括以下處理過程⑴初始化賦予參數(shù)
全文摘要
本發(fā)明涉及一種基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)接收信號強(qiáng)度的無源目標(biāo)追蹤方法,其技術(shù)特點是包括以下步驟無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點進(jìn)行數(shù)據(jù)廣播,所有節(jié)點接聽并記錄數(shù)據(jù);節(jié)點計算接收信號強(qiáng)度值與靜態(tài)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的差值的絕對值,通過無源目標(biāo)追蹤模型進(jìn)行目標(biāo)位置似然度計算;用粒子濾波算法和參數(shù)估計算法并結(jié)合目標(biāo)位置似然度,進(jìn)行目標(biāo)的實時追蹤。本發(fā)明充分利用無線傳感器網(wǎng)絡(luò)所發(fā)出的射頻信號具有一定的穿透性的特點,少量障礙物不會阻擋節(jié)點之間的相互通信,且無線信號的傳播不受光照影響,可廣泛應(yīng)用于夜晚或是或是倉庫、地下室等缺乏光照的室內(nèi)場景。
文檔編號H04W4/04GK102938876SQ20121052076
公開日2013年2月20日 申請日期2012年12月7日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月7日
發(fā)明者李云鵬, 陳曦, 馬克科茨 申請人:李云鵬, 陳曦