專利名稱：基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)接收信號(hào)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(hào)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(duì)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(duì)移動(dòng)的人員、車輛進(jìn)行實(shí)時(shí)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(shí)會(huì)受到如下兩點(diǎn)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(hào)的多徑傳播將會(huì)對(duì)時(shí)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(shí)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(huì)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(huì)降低。因此傳統(tǒng)的跟蹤算法在室內(nèi)環(huán)境下定位的實(shí)時(shí)性、精確性以及對(duì)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(diǎn)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(bào)、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(hào)進(jìn)行目標(biāo)感知，也被稱為基于射頻接收信號(hào)強(qiáng)度的定位方法，其根據(jù)已知節(jié)點(diǎn)發(fā)來的信號(hào)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(hào)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(diǎn)，接收已知節(jié)點(diǎn)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(dòng)目標(biāo))跟蹤，無源目標(biāo)的特點(diǎn)是目標(biāo)不會(huì)主動(dòng)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(duì)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(jì)合理、簡單有效的基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)接收信號(hào)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(shí)現(xiàn)的一種基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)接收信號(hào)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(diǎn)進(jìn)行數(shù)據(jù)廣播，所有節(jié)點(diǎn)接聽并記錄數(shù)據(jù)；步驟2 :節(jié)點(diǎn)計(jì)算接收信號(hào)強(qiáng)度值與靜態(tài)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的差值的絕對(duì)值，通過無源目標(biāo)追蹤模型進(jìn)行目標(biāo)位置似然度計(jì)算；步驟3 :用粒子濾波算法和參數(shù)估計(jì)算法并結(jié)合目標(biāo)位置似然度，進(jìn)行目標(biāo)的實(shí)時(shí)追蹤。
而且，所述節(jié)點(diǎn)接聽并記錄的數(shù)據(jù)包括接收信號(hào)強(qiáng)度、信號(hào)來源和接收者信息。而且，所述的目標(biāo)位置似然度計(jì)算方法為首先，計(jì)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(duì)位置關(guān)系，然后，計(jì)算在該相對(duì)位置的理論信號(hào)強(qiáng)度變化值與實(shí)際信號(hào)強(qiáng)度變化值的絕對(duì)值的差值，從而計(jì)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(jì)數(shù)器b設(shè)為0，從狀態(tài)的先驗(yàn)概率分布P(X0)抽樣出狀態(tài)粒子⑵設(shè)置計(jì)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(hào)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(diǎn)進(jìn)行數(shù)據(jù)廣播，所有節(jié)點(diǎn)接聽并記錄數(shù)據(jù)；步驟2:節(jié)點(diǎn)計(jì)算接收信號(hào)強(qiáng)度值與靜態(tài)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的差值的絕對(duì)值，通過無源目標(biāo)追蹤模型進(jìn)行目標(biāo)位置似然度計(jì)算；步驟3 :用粒子濾波算法和參數(shù)估計(jì)算法并結(jié)合目標(biāo)位置似然度，進(jìn)行目標(biāo)的實(shí)時(shí)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(hào)強(qiáng)度的無源目標(biāo)追蹤方法，其特征在于所述節(jié)點(diǎn)接聽并記錄的數(shù)據(jù)包括接收信號(hào)強(qiáng)度、信號(hào)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(hào)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(jì)算方法為首先，計(jì)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(duì)位置關(guān)系，然后，計(jì)算在該相對(duì)位置的理論信號(hào)強(qiáng)度變化值與實(shí)際信號(hào)強(qiáng)度變化值的絕對(duì)值的差值，從而計(jì)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(hào)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(hào)強(qiáng)度的無源目標(biāo)追蹤方法，其技術(shù)特點(diǎn)是包括以下步驟無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)進(jìn)行數(shù)據(jù)廣播，所有節(jié)點(diǎn)接聽并記錄數(shù)據(jù)；節(jié)點(diǎn)計(jì)算接收信號(hào)強(qiáng)度值與靜態(tài)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的差值的絕對(duì)值，通過無源目標(biāo)追蹤模型進(jìn)行目標(biāo)位置似然度計(jì)算；用粒子濾波算法和參數(shù)估計(jì)算法并結(jié)合目標(biāo)位置似然度，進(jìn)行目標(biāo)的實(shí)時(shí)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(hào)具有一定的穿透性的特點(diǎn)，少量障礙物不會(huì)阻擋節(jié)點(diǎn)之間的相互通信，且無線信號(hào)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(hào)H04W4/04GK102938876SQ20121052076
公開日2013年2月20日 申請(qǐng)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(qǐng)人:李云鵬, 陳曦