[發(fā)明專利]一種基于無線傳感器網絡的分布式目標檢測方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310236211.0
• 申請日: 2013-06-14
• 公開（公告）號: CN103298058A
• 公開（公告）日: 2013-09-11
• 發(fā)明（設計）人: 黃海平;陳磊;王汝傳;黃世超;蔣凌云;徐佳;沙超
• 申請（專利權）人: 南京郵電大學
• 主分類號: H04W40/10
• 分類號: H04W40/10;H04W84/18
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 葉連生

技術領域

本發(fā)明是一種基于無線傳感器網絡的對目標進行高效的分布式檢測方法，屬于無線傳感器網絡技術領域，主要是用于解決在無線傳感器節(jié)點部署的興趣區(qū)域（Region?of?Interest,ROI）對目標進行檢測的問題。

背景技術

無線傳感器網絡最先應用于軍事方面，起初的研究也是出自軍事方面的應用。在軍事方面可以實現對敵軍部隊軍事實力和軍事設備的監(jiān)控、對現實戰(zhàn)場的實時監(jiān)控、軍事入侵目標的監(jiān)測及定位、敵方戰(zhàn)場戰(zhàn)斗力的評估等功能。通過戰(zhàn)斗機或炮彈將傳感器節(jié)點散布到敵人的陣地上，從而能夠極其隱蔽準確地收集敵方陣地內部的戰(zhàn)斗信息。由于傳感器網絡是由大量的隨機散布的傳感器節(jié)點組成的，所以即使網絡中一部分節(jié)點被敵人發(fā)現并被破壞，剩下的完整的節(jié)點依然能夠通過重新自組織形成新的網絡。新的傳感器網絡可以對采集到的數據進行分析，從分析中的數據得到目標準確的定位信息，從而能提供準確的制導位置，最終取得戰(zhàn)爭的勝利。

對目標的檢測主要分為集中式和分布式兩種，集中式目標檢測是將檢測到的目標信號不進行本地判決而直接傳送給融合中心，融合中心對所有的信號進行綜合處理，最終作出判決，此種方式對整個系統(tǒng)的能量消耗比較大，由于無線傳感器網絡能量有限，所以此種目標檢測方式不適合無線傳感器網絡。目前研究比較多的目標檢測方式是分布式目標檢測，無線傳感器網絡中的傳感器節(jié)點對目標信號進行檢測后先進行本地判決，之后將判決結果傳輸給融合中心，這樣減少了傳輸的能耗。

當前分布式目標檢測方法主要有Counting?Rule(基數計數準則)和Local?Vote(本地投票機制)等，而這些分布式目標檢測大都沒有考慮它的工程應用，有的只注重檢測概率的提高而忽略了能量的消耗，有的注意了能量的消耗但相應減小了目標信號的檢測概率。本專利提出了一種基于分簇權重的分層并行分布式目標檢測方法，根據檢測理論中的“越靠近目標的傳感器節(jié)點越早作出判決，判決的準確率越高”的原則，并且充分利用傳感器節(jié)點之間的相互協(xié)作性，設計的檢測方法有效地解決了傳統(tǒng)方法中能耗過快以及單個節(jié)點獨立作出判決給系統(tǒng)判決帶來的誤差的問題。

發(fā)明內容

技術問題：本發(fā)明針對現有的無線傳感器網絡中對目標進行檢測的問題，提出一種基于無線傳感器網絡的分布式目標檢測方法，即利用興趣區(qū)域（Region?of?Interest,ROI）內隨機散布的傳感器節(jié)點對待檢測的目標信號進行檢測，對ROI內的節(jié)點進行分簇，從而減少了節(jié)點間的通信距離，延長了節(jié)點的生命周期，由于充分利用傳感器網絡中節(jié)點的協(xié)作性從而在ROI內信噪比很小的情況下也能獲得較高的檢測率。

技術方案：在ROI內隨機散布M個傳感器節(jié)點，傳感器節(jié)點具有數據采集單元、核心處理單元、電源單元、無線通信單元，如圖1所示。傳感器節(jié)點內的各個單元協(xié)調工作，在整個無線傳感器網絡工作之前所有傳感器節(jié)點首先進行自分簇，確定自身屬于哪個簇、哪個簇是自己所在簇的前驅、哪個簇是自己所在簇的后繼；之后數據采集單元對ROI內的目標信號進行信號采集，并對采集得到的信號進行采樣得到N個樣本；核心處理單元對這N個采樣值進行本地融合，從而得到本地判決（各簇的簇頭節(jié)點和融合中心不進行此階段的判決）；傳感器節(jié)點將本地融合判決結果傳送給自己的簇頭，簇頭節(jié)點將接收到的本地判決結果進行融合，做出高層次的判決；最終各個簇頭節(jié)點將自己的判決結果傳送給融合中心；融合中心進行最終判決。

方法流程：

本發(fā)明的基于無線傳感器網絡的分布式目標檢測方法具體步驟如下：

無線傳感器網絡中的所有傳感器節(jié)點對興趣區(qū)域ROI內的目標信號進行實時監(jiān)測，首先網絡中所有傳感器節(jié)點進行自分簇，確定分簇結果的前驅后繼關系；然后由傳感器節(jié)點自身進行本地判決，將本地判決結果傳送給各自簇頭節(jié)點；再次，簇頭節(jié)點將接收到的本地判決進行融合，做出更高層次的判決；最終各個簇頭節(jié)點將自己的判決結果傳送給融合中心，由融合中心進行最終判決；

1）.在興趣區(qū)域ROI內隨機部署M個傳感器節(jié)點和一個融合中心DFC，節(jié)點內部的各個模塊直接的結構關系如圖1所示；

2）.興趣區(qū)域ROI內的傳感器節(jié)點自組織成無線傳感器網絡，然后自行分簇，從而確定簇之間的前驅后繼關系，具體步驟如下：