無線傳感網(wǎng)絡(luò)中基于預(yù)測的目標跟蹤方法及其系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種無線傳感網(wǎng)絡(luò)中基于預(yù)測的目標跟蹤方法及系統(tǒng)，所述方法包括：S1、對無線傳感網(wǎng)絡(luò)中的所有傳感器節(jié)點進行分簇；S2、將分簇后的所有傳感器節(jié)點置于活躍狀態(tài)，收集移動物體的歷史移動路徑信息；S3、根據(jù)所述歷史移動路徑信息建立所有所述傳感器節(jié)點的后向依賴序列，并將所述后向依賴序列存儲到對應(yīng)的簇頭節(jié)點；S4、在每個簇中按照所述后向依賴序列控制傳感器節(jié)點的狀態(tài)進行所述移動物體的跟蹤。該方法通過將傳感器節(jié)點分簇的方式，減少了傳感器節(jié)點和基站之間的長距離通信，實現(xiàn)預(yù)測信息的局部更新。并且在跟蹤過程中，根據(jù)后向依賴方式進行預(yù)測，大大減少了時間復(fù)雜性，并提高了跟蹤精確度，支持多類物體同時跟蹤。
【專利說明】無線傳感網(wǎng)絡(luò)中基于預(yù)測的目標跟蹤方法及其系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及無線傳感網(wǎng)絡(luò)【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種無線傳感網(wǎng)絡(luò)中基于預(yù)測的目 標跟蹤方法及其系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002] 在無線傳感網(wǎng)絡(luò)的眾多應(yīng)用中，目標跟蹤傳感網(wǎng)（0TSN)是最耗能的應(yīng)用之一， 0TSN主要用來跟蹤移動物體并且上報最新位置，這一動態(tài)過程耗費很多網(wǎng)絡(luò)資源，而傳感 器的電源能量極其有限。目前有兩種主要的途徑解決傳感器能耗問題，一是通過改進傳感 器的硬件設(shè)計，優(yōu)化物理結(jié)構(gòu)來降低傳感節(jié)點的能耗；二是通過控制傳感器狀態(tài)進行節(jié) 能，盡量使不工作的傳感器保持休眠狀態(tài)，這類方法又分為兩種，一種是不基于預(yù)測的方 法，周期性的將傳感器置為活躍和休眠狀態(tài)，另一類是基于預(yù)測的方法，通過對路徑日志信 息進行規(guī)律分析，有選擇的讓傳感器節(jié)點保持最長時間的休眠狀態(tài)。
[0003]方案1 :論文《An Energy Efficient Technique for Object Tracking in Wireless Sensor Networks》（ICC, 2011:1-5)提出了PTSP方法進行物體路徑跟蹤。該方法 主要是根據(jù)歷史移動路徑，生成所有的傳感器節(jié)點前后依賴序列，然后按照依賴序列的頻 率大小選出依賴性較強的序列，基于這些序列來預(yù)測物體的移動路徑。該方法在生成依賴 序列過程中，需要對路徑上的每個傳感器節(jié)點遍歷前后節(jié)點，復(fù)雜度較高。此外，挑選出來 的依賴序列不能完全描述物體移動方向，即若某些傳感器節(jié)點沒有較強的前后依賴序列， 就會造成無法判定下一跳傳感器節(jié)點，丟失率較高。
[0004] 方案2:論文《An object tracking scheme for wireless sensor networks using data mining mechanism》（N0MS IEEE,2012:526-529)中應(yīng)用Apriori方法基于歷 史路徑信息挖掘關(guān)聯(lián)規(guī)則，該方法逐步挖掘頻繁訪問的傳感器節(jié)點，每一步增加一個傳感 器節(jié)點，刪除支持率小于閾值的傳感器序列，直到不能增加傳感器節(jié)點終止。最終得到傳感 器最長依賴序列，按照該依賴序列控制傳感器節(jié)點狀態(tài)進行路徑跟蹤。該方法在每步挖掘 頻繁訪問的傳感器節(jié)點時，均需遍歷全部路徑信息一次。物體的移動路徑信息量較大，故該 方法復(fù)雜度較高。此外，最終挖掘到的最長依賴序列不能保證包含所有傳感器節(jié)點，對于不 在最長依賴序列上的傳感器節(jié)點，無法判斷下一跳信息。
[0005] 方案3 :專利號ZL 200710164468. 4 -種基于預(yù)測的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)目標跟蹤方 法，該方法包含如下步驟：A.根據(jù)目標運動的當前測量數(shù)據(jù)或者歷史測量數(shù)據(jù)確定目標的 運動特征；B.結(jié)合目標的當前位置、速度、運動方向等信息預(yù)測目標的未來位置以及下一 監(jiān)控節(jié)點的喚醒時刻；C.當目標位置預(yù)測失敗時，網(wǎng)絡(luò)根據(jù)目標的運動歷史記錄和先驗知 識逐級啟動預(yù)測失敗恢復(fù)過程。本發(fā)明根據(jù)目標運動的統(tǒng)計數(shù)據(jù)確定目標的運動特征，并 據(jù)此預(yù)測目標的未來運動。該發(fā)明在預(yù)測目標的未來位置、下一監(jiān)控節(jié)點的喚醒時刻以及 預(yù)測失敗進行恢復(fù)時，均需要目標最大速度、最大加速度、最大角速度、最大角加速度極限 運動參數(shù)等先驗知識，使得傳感器節(jié)點需消耗較多的能量進行先驗知識的計算。該發(fā)明雖 在預(yù)測精確度上有一定優(yōu)勢，但是耗能較大。
[0006] 方案4:專利號ZL200810103125. 1 -種無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的目標跟蹤方法，包括下 列步驟：步驟A，利用歷史目標狀態(tài)信息和當前時刻觀測數(shù)據(jù)，進行重要性采樣，獲得粒 子狀態(tài)估計信息，計算得到軌跡存活指數(shù)和剩余測量值；步驟B，根據(jù)軌跡存活指數(shù)決定是 否終止該軌跡，并更新軌跡集合；步驟C，使用重采樣后的粒子，獲得全部目標軌跡的當前 狀態(tài)估計，即移動目標的當前位置和運動速度，實現(xiàn)目標定位跟蹤。該發(fā)明使用重采樣后 的粒子，獲得全部目標軌跡的當前狀態(tài)估計，即移動目標的當前位置和運動速度，實現(xiàn)目標 定位跟蹤，這要求所有傳感器節(jié)點必須處于時間同步狀態(tài)，復(fù)雜度較高。
[0007] 方案5:專利號ZL 200810225565. 4 -種無線傳感器網(wǎng)絡(luò)目標定位與跟蹤方法，所 述方法主要包括：在任意定位時刻，根據(jù)傳感器節(jié)點測量信息預(yù)估計目標位置，建立包含 目標預(yù)估計位置的學(xué)習區(qū)域，在學(xué)習區(qū)域內(nèi)選取任意數(shù)量的位置點，利用多項式核函數(shù)和 E-支持向量回歸機逼近位置點到傳感器節(jié)點距離向量與位置點坐標的映射關(guān)系得到?jīng)Q策 函數(shù)，將傳感器節(jié)點到目標測距向量輸入決策函數(shù)得到目標位置估計值，將目標位置估 計值發(fā)送至基站，基站對目標位置歷史數(shù)據(jù)進行擬合更新目標運動軌跡，實現(xiàn)目標跟蹤。 該發(fā)明通過將傳感器節(jié)點到目標測距向量輸入決策函數(shù)得到目標位置估計值，目標位置估 計值被發(fā)送到基站，基站對目標位置歷史數(shù)據(jù)進行擬合更新目標運動軌跡，實現(xiàn)目標跟蹤， 對于目標運動軌跡不具有任何曲線規(guī)律性的情況，該發(fā)明在擬合過程中會出現(xiàn)較大預(yù)測誤 差，進而導(dǎo)致丟失率較高。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 基于上述問題，本發(fā)明提供一種無線傳感網(wǎng)絡(luò)中基于預(yù)測的目標跟蹤方法及其系 統(tǒng)，通過將傳感器節(jié)點分簇的方式，減少了傳感器節(jié)點和基站之間的長距離通信，實現(xiàn)預(yù)測 信息局部更新。并且在跟蹤過程中，根據(jù)后向依賴方式進行預(yù)測，大大減少了時間復(fù)雜性， 并提_ 了跟蹤精確度。
[0009] 根據(jù)上述目的，本發(fā)明提供一種無線傳感網(wǎng)絡(luò)中基于預(yù)測的目標跟蹤方法，所述 方法包括：
[0010] S1、對無線傳感網(wǎng)絡(luò)中的所有傳感器節(jié)點進行分簇；
[0011] S2、將分簇后的所有傳感器節(jié)點置于活躍狀態(tài)，收集移動物體的歷史移動路徑信 息；
[0012] S3、根據(jù)所述歷史移動路徑信息建立所有所述傳感器節(jié)點的后向依賴序列，并將 所述后向依賴序列存儲到對應(yīng)的簇頭節(jié)點；
[0013] S4、在每個簇中按照所述后向依賴序列控制傳感器節(jié)點的狀態(tài)進行所述移動物 體的跟蹤。
[0014] 其中，所述步驟S1具體包括：利用K-means算法對所述傳感器節(jié)點進行分簇。
[0015] 其中，所述步驟S2還包括：將所述歷史移動路徑信息分類并存儲。
[0016] 其中，所述步驟S4具體包括：
[0017] S41、計算簇內(nèi)的每個傳感器節(jié)點的目標節(jié)點的置信度，并按照置信度降序排列成 一維數(shù)組；
[0018] S42,將所述一維數(shù)組的內(nèi)容作為預(yù)測信息存儲到相應(yīng)的傳感器節(jié)點中；
[0019] S43,在進行移動物體跟蹤時，當前傳感器節(jié)點根據(jù)該節(jié)點存儲的所述預(yù)測信息激 活下一個傳感器節(jié)點，實現(xiàn)移動物體跟蹤。
[0020] 其中，所述步驟S43具體包括：
[0021] S431、當所述當前傳感器節(jié)點被激活后，開始監(jiān)測跟蹤區(qū)內(nèi)是否存在移動物體；
[0022] S432、當在跟蹤時間段內(nèi)跟蹤到移動物體，則將跟蹤結(jié)果報告給上一個傳感器節(jié) 占.
[0023] S433、在預(yù)設(shè)時間段內(nèi)根據(jù)存儲的預(yù)測信息預(yù)測下一個傳感器節(jié)點，并將激活信 息發(fā)送到預(yù)測的下一個傳感器節(jié)點；
[0024] S434、所述下一個傳感器節(jié)點執(zhí)行步驟S431，所述當前傳感器節(jié)點在收到所述下 一個傳感器節(jié)點的跟蹤結(jié)果后進入休眠狀態(tài)，否則執(zhí)行下一步；
[0025] S435、所述當前傳感器沒有接收到下一個傳感器節(jié)點的跟蹤結(jié)果時，則所述移動 物體跟蹤失敗，啟動恢復(fù)機制，恢復(fù)所述移動物體的跟蹤。
[0026] 其中，所述步驟S435具體包括：
[0027] 計算在所述移動物體跟蹤過程中的丟失率，當所述丟失率小于閾值時，所述當前 傳感器將所述預(yù)測失敗信息發(fā)送給對應(yīng)的簇頭節(jié)點，然后激活所述當前傳感器節(jié)點的后 向依賴序列中所有的目標傳感器節(jié)點，然后進入休眠狀態(tài)；
[0028] 若所述目標傳感器節(jié)點跟蹤到所述移動物體，則跟蹤到所述移動物體的傳感器節(jié) 點向所述簇頭節(jié)點發(fā)送確認信息；
[0029] 所述簇頭節(jié)點在接收到所述確認信息后更新跟蹤失敗的傳感器節(jié)點的后向依賴 序列；
[0030] 根據(jù)更新后的后向依賴序列，將所述跟蹤到所述物體的傳感器節(jié)點作為當前節(jié) 點，執(zhí)行步驟S431;
[0031] 其中，所述步驟S435還包括：
[0032] 若所有所述目標傳感器節(jié)點都沒有跟蹤到所述移動物體時，則以所述簇頭節(jié)點為 源節(jié)點激活所有的傳感器節(jié)點，進行移動物體的跟蹤；
[0033] 將跟蹤到所述物體的傳感器節(jié)點向所述簇頭節(jié)點發(fā)送確認信息；
[0034] 所述簇頭節(jié)點在接收到所述確認信息后更新跟蹤失敗的傳感器節(jié)點的后向依賴 序列；
[0035] 根據(jù)更新后的后向依賴序列，將所述跟蹤到所述物體的傳感器節(jié)點作為當前節(jié) 點，執(zhí)行步驟S431 ;
[0036] 其中，所述步驟S435還包括：
[0037] 當所述丟失率大于閾值時，所述簇頭節(jié)點將更新的后向依賴序列發(fā)送到相應(yīng)的傳 感器節(jié)點，每個所述相應(yīng)的傳感器節(jié)點根據(jù)接收的后向依賴序列更新自己的后向依賴序 列，然后執(zhí)行步驟S41。
[0038] 根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種無線傳感網(wǎng)絡(luò)中基于預(yù)測的目標跟蹤系統(tǒng)，所 述系統(tǒng)包括：
[0039] 分簇單元，用于對無線傳感網(wǎng)絡(luò)中的所有傳感器節(jié)點進行分簇；
[0040] 歷史移動信息收集單元，用于將分簇后的所有傳感器節(jié)點置于活躍狀態(tài)，收集移 動目標的歷史移動路徑信息；
[0041]后向依賴序列建立單元，用于根據(jù)所述歷史移動路徑信息建立所有所述傳感器 節(jié)點的后向依賴序列，并將所述后向依賴序列存儲到對應(yīng)的簇頭節(jié)點；
[0042] 物體跟蹤單元，用于在每個所述簇中按照所述后向依賴序列控制傳感器節(jié)點的狀 態(tài)進行所述移動物體的跟蹤。
[0043] 本發(fā)明的無線傳感網(wǎng)絡(luò)中基于預(yù)測的目標跟蹤方法及其系統(tǒng)，只需基于后向依賴 即可進行物體跟蹤，大大減少了時間復(fù)雜性，并在精確度方面有一定的提高；同時，通過分 簇減少傳感器節(jié)點和基站之間的長距離通信，并且將預(yù)測結(jié)果存儲在傳感器節(jié)點，減少了 傳感器與簇頭之間的交互，在路徑規(guī)律發(fā)生局部變化時，分簇機制可以在不影響其他部分 的前提下快速簡便的實現(xiàn)重新預(yù)測；另外，在跟蹤失敗時，本發(fā)明的恢復(fù)方法并不是簡單的 洪泛機制，而是首先根據(jù)已挖掘出來的路徑規(guī)律進行恢復(fù)，若還是失敗，再進行全局洪泛。 通過這一方法，可以快速簡單的實現(xiàn)恢復(fù)，顯著減少了跟蹤丟失率；另外，該方法支持多類 物體同時跟蹤。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0044] 通過參考附圖會更加清楚的理解本發(fā)明的特征和優(yōu)點，附圖是示意性的而不應(yīng)理 解為對本發(fā)明進行任何限制，在附圖中：
[0045] 圖1示出了本發(fā)明的無線傳感網(wǎng)絡(luò)中基于預(yù)測的目標跟蹤方法的流程圖。
[0046] 圖2示出了本發(fā)明的無線傳感網(wǎng)絡(luò)中基于預(yù)測的目標跟蹤方法的具體過程示意 圖。
[0047] 圖3示出了本發(fā)明的無線傳感網(wǎng)絡(luò)中基于預(yù)測的目標跟蹤系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖。
[0048] 圖4示出了本發(fā)明的無線傳感網(wǎng)絡(luò)中基于預(yù)測的目標跟蹤方法與現(xiàn)有方法在總 能源消耗方面的比較圖；
[0049] 圖5示出了本發(fā)明的無線傳感網(wǎng)絡(luò)中基于預(yù)測的目標跟蹤方法與現(xiàn)有方法在丟 失率方面的比較圖；
[0050] 圖6示出了本發(fā)明的無線傳感網(wǎng)絡(luò)中基于預(yù)測的目標跟蹤方法與現(xiàn)有方法在參 與恢復(fù)的傳感器節(jié)點的數(shù)量方面的比較圖；

【具體實施方式】
[0051] 下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明的實施例進行詳細描述。
[0052] 圖1示出了本發(fā)明的無線傳感網(wǎng)絡(luò)中基于預(yù)測的目標跟蹤方法的流程圖。
[0053] 圖2示出了本發(fā)明的無線傳感網(wǎng)絡(luò)中基于預(yù)測的目標跟蹤方法的具體過程示意 圖。
[0054] 參照圖1和圖2,本發(fā)明提供了一種無線傳感網(wǎng)絡(luò)中基于預(yù)測的目標跟蹤方法，該 方法包括：
[0055] S1、對無線傳感網(wǎng)絡(luò)中的所有傳感器節(jié)點進行分簇；
[0056] 本實施例中，利用K-means算法對所述傳感器節(jié)點進行分簇，分簇后，在物體跟蹤 過程中，傳感器節(jié)點只需與簇頭節(jié)點進行近距離通信即可。
[0057] S2、將分簇后的所有傳感器節(jié)點置于活躍狀態(tài)，收集移動目標的歷史移動路徑信 息；
[0058] 在本實施例中，0TSN的四周，可以布置一些用于區(qū)分物體種類的傳感器或是多種 傳感器的組合，然后將區(qū)分物體種類的傳感器節(jié)點和用于移動跟蹤的傳感器節(jié)點都置于活 躍狀態(tài)，收集移動目標的路徑信息并區(qū)分類別進行存儲。
[0059] 本實施是基于sink節(jié)點搜集到的大量日志信息，通過分析行為數(shù)據(jù)的規(guī)律性，在 允許一定丟失率的前提下，形成下一個傳感器節(jié)點的預(yù)測信息。
[0060] S3、根據(jù)所述歷史移動路徑信息建立所有所述傳感器節(jié)點的后向依賴序列 seq[now，des]，其中，now表示當前傳感器節(jié)點的信息，des表示目標傳感器節(jié)點的信息，即 下一個傳感器節(jié)點的信息。
[0061] 在后向依賴序列建立過程中，簇內(nèi)的傳感器節(jié)點將跟蹤信息發(fā)送到簇頭節(jié)點，簇 頭節(jié)點負責將跟蹤數(shù)據(jù)發(fā)送到基站，基站挖掘物體移動模式，根據(jù)歷史移動路徑信息建立 后向依賴序列，并將建立的后向依賴序列發(fā)送會簇頭節(jié)點，簇頭節(jié)點將后向依賴序列發(fā)送 到對應(yīng)的傳感器節(jié)點。同時，在跟蹤過程中，當簇內(nèi)移動物體的移動規(guī)律發(fā)生變化時，只需 要當前簇頭節(jié)點重新挖掘移動物體的移動模式，更新后向依賴序列，而其他簇不受影響。由 此可知，分簇后只需每個簇頭節(jié)點與基站進行長距離通信，并當其中一個簇進行更新時，其 他簇不受影響，從而減少了計算的復(fù)雜性，節(jié)省了時間。
[0062] S4、在每個所述簇中按照所述后向依賴序列控制傳感器節(jié)點的狀態(tài)進行移動物體 跟蹤。
[0063] 步驟S4具體包括：
[0064] S41、計算簇內(nèi)的每個傳感器節(jié)點的目標節(jié)點的置信度，并按照置信度降序排列成 一維數(shù)組SN(SN_NUM) (type) = {des}，其中，SN_NUM為數(shù)組的數(shù)量，對應(yīng)傳感器數(shù)目，type 為數(shù)組的類型；
[0065] S42,將一維數(shù)組的內(nèi)容（降序排列的目標傳感器節(jié)點集（desl，des2, des3......)) 作為預(yù)測信息存儲到相應(yīng)的傳感器節(jié)點中；
[0066] S43,在進行移動物體跟蹤時，當前傳感器節(jié)點根據(jù)該節(jié)點存儲的所述預(yù)測信息激 活下一個傳感器節(jié)點，實現(xiàn)移動物體跟蹤。
[0067] 參照圖2,步驟S43具體包括：
[0068] S431、當前傳感器節(jié)點被激活后，開始監(jiān)測跟蹤區(qū)內(nèi)是否存在物體；
[0069] S432、當在跟蹤時間段內(nèi)跟蹤到物體，則將跟蹤結(jié)果報告給上一個傳感器節(jié)點；
[0070] S433、在預(yù)設(shè)時間段內(nèi)根據(jù)存儲的預(yù)測信息預(yù)測下一個傳感器節(jié)點，并將激活信 息發(fā)送到預(yù)測的下一個傳感器節(jié)點；
[0071] S434、下一個傳感器節(jié)點執(zhí)行步驟S431，所述當前傳感器節(jié)點在收到所述下一個 傳感器節(jié)點的跟蹤結(jié)果后進入休眠狀態(tài)，否則執(zhí)行下一步；
[0072] S435、所述當前傳感器沒有接收到下一個傳感器節(jié)點的跟蹤結(jié)果時，則所述移動 物體跟蹤失敗，啟動恢復(fù)機制，恢復(fù)所述移動物體的跟蹤。
[0073] 具體地，上述步驟S43通過以下具體實施例進行詳細的描述。
[0074] 如圖所示，在第一個T-X時間內(nèi)當前傳感器處于休眠狀態(tài)，在T-X時刻被激活后， 開始監(jiān)測跟蹤區(qū)內(nèi)是否存在物體，并在X時刻報告跟蹤結(jié)果ACK到上一條傳感器節(jié)點；然后 在第二個T-X時間段內(nèi)，當前傳感器節(jié)點根據(jù)此次的預(yù)測信息預(yù)測下一個傳感器節(jié)點，在 T-X時刻之后發(fā)送激活信息給下一個傳感器節(jié)點；并在第二個X時間段內(nèi)，當前傳感器節(jié)點 和下一個傳感器節(jié)點均處于活躍狀態(tài)，下一個傳感器節(jié)點在跟蹤到物體后，發(fā)送跟蹤結(jié)果 ACK給當前傳感器節(jié)點，此時標志著預(yù)測的正確性。當前傳感器節(jié)點在接收到ACK之后，由 活躍狀態(tài)轉(zhuǎn)換到休眠狀態(tài)，下一個傳感器作為當前傳感器繼續(xù)進行跟蹤。
[0075] 如果在第二個X時間段內(nèi)當前傳感器沒有接收到ACK，則說明預(yù)測失敗，啟動恢復(fù) 機制，同時當前傳感器節(jié)點將預(yù)測失敗信息發(fā)送給簇頭節(jié)點。
[0076] 啟動恢復(fù)機制的過程包括以下步驟：
[0077] 計算在所述移動物體跟蹤過程中的丟失率，當所述丟失率小于閾值時，所述當前 傳感器將所述預(yù)測失敗信息發(fā)送給對應(yīng)的簇頭節(jié)點，然后激活所述當前傳感器節(jié)點的后向 依賴序列中所有的目標傳感器節(jié)點，然后進入休眠狀態(tài)；
[0078] 若所述目標傳感器節(jié)點跟蹤到所述移動物體，則跟蹤到所述移動物體的傳感器節(jié) 點向所述簇頭節(jié)點發(fā)送確認信息；
[0079] 所述簇頭節(jié)點在接收到所述確認信息后更新跟蹤失敗的傳感器節(jié)點的后向依賴 序列；
[0080] 根據(jù)更新后的后向依賴序列，將所述跟蹤到所述物體的傳感器節(jié)點作為當前節(jié) 點，執(zhí)行步驟S431 ;
[0081] 若所有所述目標傳感器節(jié)點都沒有跟蹤到所述移動物體時，則啟動洪泛機制，即 以所述簇頭節(jié)點為源節(jié)點激活所有的傳感器節(jié)點，進行移動物體的跟蹤；
[0082] 將跟蹤到所述物體的傳感器節(jié)點向所述簇頭節(jié)點發(fā)送確認信息；
[0083] 所述簇頭節(jié)點在接收到所述確認信息后更新跟蹤失敗的傳感器節(jié)點的后向依賴 序列；
[0084] 根據(jù)更新后的后向依賴序列，將所述跟蹤到所述物體的傳感器節(jié)點作為當前節(jié) 點，執(zhí)行步驟S431 ;
[0085] 另外，當所述丟失率大于閾值，即丟失率較高時，所述簇頭節(jié)點將更新的后向依賴 序列發(fā)送到相應(yīng)的傳感器節(jié)點，每個所述相應(yīng)的傳感器節(jié)點根據(jù)接收的后向依賴序列更新 自己的后向依賴序列，然后執(zhí)行步驟S41。
[0086] 圖3示出了本發(fā)明的無線傳感網(wǎng)絡(luò)中基于預(yù)測的目標跟蹤系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖。
[0087] 參照圖3,根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，提供一種無線傳感網(wǎng)絡(luò)中基于預(yù)測的目標跟 足示系統(tǒng)，該述系統(tǒng)包括：
[0088] 分簇單元10,用于對無線傳感網(wǎng)絡(luò)中的所有傳感器節(jié)點進行分簇；
[0089] 歷史移動信息收集單元20,用于將分簇后的所有傳感器節(jié)點置于活躍狀態(tài)，收集 移動目標的歷史移動路徑信息；
[0090] 后向依賴序列建立單元30,用于根據(jù)所述歷史移動路徑信息建立所有所述傳感器 節(jié)點的后向依賴序列，并將所述后向依賴序列存儲到對應(yīng)的簇頭節(jié)點；
[0091] 物體跟蹤單元40,用于在每個所述簇中按照所述后向依賴序列控制傳感器節(jié)點的 狀態(tài)進行移動物體的跟蹤。
[0092] 下表是利用本發(fā)明的方法對物體進行跟蹤與現(xiàn)有的方法的比較信息表。
[0093]

【權(quán)利要求】
1. 一種無線傳感網(wǎng)絡(luò)中基于預(yù)測的目標跟蹤方法，其特征在于，所述方法包括： 51、 對無線傳感網(wǎng)絡(luò)中的所有傳感器節(jié)點進行分簇； 52、 將分簇后的所有傳感器節(jié)點置于活躍狀態(tài)，收集移動物體的歷史移動路徑信息； 53、 根據(jù)所述歷史移動路徑信息建立所有所述傳感器節(jié)點的后向依賴序列，并將所述 后向依賴序列存儲到對應(yīng)的簇頭節(jié)點； 54、 在每個簇中按照所述后向依賴序列控制傳感器節(jié)點的狀態(tài)進行所述移動物體的跟 蹤。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種無線傳感網(wǎng)絡(luò)中基于預(yù)測的目標跟蹤方法，其特征在 于，所述步驟S1具體包括；利用K-means算法對所述傳感器節(jié)點進行分簇。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種無線傳感網(wǎng)絡(luò)中基于預(yù)測的目標跟蹤方法，其特征在 于，所述步驟S2還包括：將所述歷史移動路徑信息分類并存儲。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種無線傳感網(wǎng)絡(luò)中基于預(yù)測的目標跟蹤方法，其特征在 于，所述步驟S4具體包括： 541, 計算簇內(nèi)的每個傳感器節(jié)點的目標節(jié)點的置信度，并按照置信度降序排列成一維 數(shù)組； 542, 將所述一維數(shù)組的內(nèi)容作為預(yù)測信息存儲到相應(yīng)的傳感器節(jié)點中； 543, 在進行移動物體跟蹤時，當前傳感器節(jié)點根據(jù)該節(jié)點存儲的所述預(yù)測信息激活下 一個傳感器節(jié)點，實現(xiàn)移動物體跟蹤。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種無線傳感網(wǎng)絡(luò)中基于預(yù)測的目標跟蹤方法，其特征在 于，所述步驟S43具體包括： 5431、 當所述當前傳感器節(jié)點被激活后，開始監(jiān)測跟蹤區(qū)內(nèi)是否存在移動物體； 5432、 當在跟蹤時間段內(nèi)跟蹤到移動物體，則將跟蹤結(jié)果報告給上一個傳感器節(jié)點； 5433、 在預(yù)設(shè)時間段內(nèi)根據(jù)存儲的預(yù)測信息預(yù)測下一個傳感器節(jié)點，并將激活信息發(fā) 送到預(yù)測的下一個傳感器節(jié)點； 5434、 所述下一個傳感器節(jié)點執(zhí)行步驟S431，所述當前傳感器節(jié)點在收到所述下一個 傳感器節(jié)點的跟蹤結(jié)果后進入休眠狀態(tài)，否則執(zhí)行下一步； 5435、 所述當前傳感器沒有接收到下一個傳感器節(jié)點的跟蹤結(jié)果時，則所述移動物體 跟蹤失敗，啟動恢復(fù)機制，恢復(fù)所述移動物體的跟蹤。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種無線傳感網(wǎng)絡(luò)中基于預(yù)測的目標跟蹤方法，其特征在 于，所述步驟S435具體包括： 計算在所述移動物體跟蹤過程中的丟失率，當所述丟失率小于闊值時，所述當前傳感 器將所述預(yù)測失敗信息發(fā)送給對應(yīng)的簇頭節(jié)點，然后激活所述當前傳感器節(jié)點的后向依賴 序列中所有的目標傳感器節(jié)點，然后進入休眠狀態(tài)； 若所述目標傳感器節(jié)點跟蹤到所述移動物體，則跟蹤到所述移動物體的傳感器節(jié)點向 所述簇頭節(jié)點發(fā)送確認信息； 所述簇頭節(jié)點在接收到所述確認信息后更新跟蹤失敗的傳感器節(jié)點的后向依賴序 列； 根據(jù)更新后的后向依賴序列，將所述跟蹤到所述物體的傳感器節(jié)點作為當前節(jié)點，執(zhí) 行步驟S431。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種無線傳感網(wǎng)絡(luò)中基于預(yù)測的目標跟蹤方法，其特征在 于，所述步驟S435還包括： 若所有所述目標傳感器節(jié)點都沒有跟蹤到所述移動物體時，則W所述簇頭節(jié)點為源節(jié) 點激活所有的傳感器節(jié)點，進行移動物體的跟蹤； 將跟蹤到所述物體的傳感器節(jié)點向所述簇頭節(jié)點發(fā)送確認信息； 所述簇頭節(jié)點在接收到所述確認信息后更新跟蹤失敗的傳感器節(jié)點的后向依賴序 列； 根據(jù)更新后的后向依賴序列，將所述跟蹤到所述物體的傳感器節(jié)點作為當前節(jié)點，執(zhí) 行步驟S431 ;
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種無線傳感網(wǎng)絡(luò)中基于預(yù)測的目標跟蹤方法，其特征在 于，所述步驟S435還包括： 當所述丟失率大于闊值時，所述簇頭節(jié)點將更新的后向依賴序列發(fā)送到相應(yīng)的傳感器 節(jié)點，每個所述相應(yīng)的傳感器節(jié)點根據(jù)接收的后向依賴序列更新自己的后向依賴序列，然 后執(zhí)行步驟S41。
9. 一種無線傳感網(wǎng)絡(luò)中基于預(yù)測的目標跟蹤系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括： 分簇單元，用于對無線傳感網(wǎng)絡(luò)中的所有傳感器節(jié)點進行分簇； 歷史移動信息收集單元，用于將分簇后的所有傳感器節(jié)點置于活躍狀態(tài)，收集移動目 標的歷史移動路徑信息； 后向依賴序列建立單元，用于根據(jù)所述歷史移動路徑信息建立所有所述傳感器節(jié)點的 后向依賴序列，并將所述后向依賴序列存儲到對應(yīng)的簇頭節(jié)點； 物體跟蹤單元，用于在每個所述簇中按照所述后向依賴序列控制傳感器節(jié)點的狀態(tài)進 行所述移動物體的跟蹤。
【文檔編號】H04W40/02GK104469875SQ201410693468
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年11月26日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月26日
【發(fā)明者】高志鵬, 程偉靜, 芮蘭蘭, 王穎, 劉會永, 熊翱, 亓峰 申請人:北京郵電大學(xué)