[發明專利]基于無線傳感器網絡的一種多目標無源追蹤方法

在審

• 申請號: 201410158609.1
• 申請日: 2014-04-21
• 公開（公告）號: CN103885029A
• 公開（公告）日: 2014-06-25
• 發明（設計）人: 陳曦
• 申請（專利權）人: 蘇州果殼傳感科技有限公司
• 主分類號: G01S5/00
• 分類號: G01S5/00;H04W64/00
• 代理公司: 南京縱橫知識產權代理有限公司 32224
• 代理人: 董建林

技術領域

本發明涉及基于無線傳感器網絡的一種多目標無源追蹤方法。

背景技術

無線傳感器網絡是由部署在監測區域內大量的廉價微型傳感器節點，通過無線通信方式形成的一個多跳自組織網絡，無線傳感器網絡系統通常包括傳感器節點、匯聚節點和管理節點等，是當前備受關注的熱點研究領域，是信息采集和感知的一場革命，廣泛應用于軍事、環境監測和預報、智能家居、城市交通以及樓道和工廠的安全監控領域。其中，定位與追蹤是無線傳感器網絡的主要研究方向之一，主要是借助于無線傳感器網絡中通信所使用的射頻信號進行目標感知，也被稱為基于射頻接收信號強度的定位方法，即根據已知傳感器節點發來的信號強度值，綜合分析整個無線傳感器網絡傳感器節點信號強度，來判斷目標所處的位置。

隨著無線網絡的廣泛應用，人們對目標定位與追蹤技術的需求也日益增大。除了需要在室外環境下對移動的人員、車輛進行實時的定位與追蹤，在復雜的室內環境中，尤其是高檔住宅小區、展廳、倉庫、超市、地下停車場等場景中，常常需要獲得目標（人員或物品）的實時位置信息。

在現有的無源定位與追蹤技術中，目標不會主動與追蹤系統進行數據交互，追蹤算法通過分析傳感器節點返回的衰減信號程度對無線傳感器網絡覆蓋區域內的移動目標進行定位、追蹤。無源定位技術通過使用無線射頻傳感器網絡，實現了穿墻追蹤、無源追蹤和環境參數自適應估計。但現有的無源定位技術只能實現覆蓋區域內單個移動目標的定位和追蹤，當區域內出現多個目標時，由于信號的互相干擾及高度相似性，現有技術尚無法對其進行同時追蹤。

發明內容

針對上述問題，本發明提供基于無線傳感器網絡的一種多目標無源追蹤方法，可同時追蹤無線傳感器網絡覆蓋區域內的多個移動目標，進一步的，提高追蹤精確度。

為實現上述技術目的，達到上述技術效果，本發明通過以下技術方案實現：

基于無線傳感器網絡的一種多目標無源追蹤方法，包括如下步驟：

S01：無線傳感器網絡的傳感器節點按編號順序廣播數據包：所述數據包包括自身傳感器節點的編號、自身傳感器節點此刻接收到的信號強度，所有傳感器節點接收數據包并同時記錄自身射頻接收模塊的即時信號強度，當傳感器節點接收到上一個傳感器節點的數據包后，自動作為下一個廣播的傳感器節點；

S02：匯聚節點接收所有實時數據，并在完成一輪廣播后，將數據上傳控制中心，控制中心計算接收信號強度值與無干擾下的靜態信號強度的差值的絕對值，計算出目標數量M；

S03：對M個目標通過加性模型計算全局動態理論信號強度矩陣，通過與匯聚節點收集到的動態信號強度矩陣進行似然度計算，計算目標位置似然度；

S04：通過馬爾可夫鏈蒙特卡羅算法對M個目標進行實時追蹤。

使用無線傳感器網絡能同時定位、追蹤網絡覆蓋區域內的多個移動目標，追蹤方法簡單。

本發明的有益效果是：本發明實現了一種基于無線傳感器網絡實時信號衰減強度的無源多目標追蹤技術，能夠在檢測區域內實時定位追蹤多個入侵物體，入侵物體無需佩戴任何電子設備與追蹤系統配合。可廣泛應用于室內、室外的安全防范領域，實現對入侵目標的實時監測，也能夠應用于災害中的搜救領域，實現在火災地震等災害中幸存者的位置檢測，還能夠應用于軍警演習等領域，實現在巷戰中對敵方室內目標的精確打擊等。

附圖說明

圖1是本發明基于無線傳感器網絡的一種多目標無源追蹤方法的流程圖；

圖2是本發明一個場景的示意圖；

圖3是加性模型衰減對比圖；

圖4是馬爾可夫鏈蒙特卡羅算法。

具體實施方式

下面結合附圖和具體的實施例對本發明技術方案作進一步的詳細描述，以使本領域的技術人員可以更好的理解本發明并能予以實施，但所舉實施例不作為對本發明的限定。

如圖1和圖2所示，其中圖1是本方法的流程圖，圖2是無線傳感器網絡中的一個室內、外場景示意圖，包括N個傳感器節點和一個匯聚節點（圖中未示出），N個傳感器節點按照數字1，2，3...N順序編號。

基于無線傳感器網絡的一種多目標無源追蹤方法，具體步驟如下：

S01：無線傳感器網絡的傳感器節點按編號順序廣播數據包：所述數據包包括自身傳感器節點的編號、自身傳感器節點此刻接收到的信號強度。每個傳感器節點廣播時，其他所有傳感器節點均能夠接收到無線傳感器網絡范圍內廣播的數據包。