[发明专利]基于无线传感器网络的一种多目标无源追踪方法

说明书

技术领域

本发明涉及基于无线传感器网络的一种多目标无源追踪方法。

背景技术

无线传感器网络是由部署在监测区域内大量的廉价微型传感器节点，通过无线通信方式形成的一个多跳自组织网络，无线传感器网络系统通常包括传感器节点、汇聚节点和管理节点等，是当前备受关注的热点研究领域，是信息采集和感知的一场革命，广泛应用于军事、环境监测和预报、智能家居、城市交通以及楼道和工厂的安全监控领域。其中，定位与追踪是无线传感器网络的主要研究方向之一，主要是借助于无线传感器网络中通信所使用的射频信号进行目标感知，也被称为基于射频接收信号强度的定位方法，即根据已知传感器节点发来的信号强度值，综合分析整个无线传感器网络传感器节点信号强度，来判断目标所处的位置。

随着无线网络的广泛应用，人们对目标定位与追踪技术的需求也日益增大。除了需要在室外环境下对移动的人员、车辆进行实时的定位与追踪，在复杂的室内环境中，尤其是高档住宅小区、展厅、仓库、超市、地下停车场等场景中，常常需要获得目标（人员或物品）的实时位置信息。

在现有的无源定位与追踪技术中，目标不会主动与追踪系统进行数据交互，追踪算法通过分析传感器节点返回的衰减信号程度对无线传感器网络覆盖区域内的移动目标进行定位、追踪。无源定位技术通过使用无线射频传感器网络，实现了穿墙追踪、无源追踪和环境参数自适应估计。但现有的无源定位技术只能实现覆盖区域内单个移动目标的定位和追踪，当区域内出现多个目标时，由于信号的互相干扰及高度相似性，现有技术尚无法对其进行同时追踪。

发明内容

针对上述问题，本发明提供基于无线传感器网络的一种多目标无源追踪方法，可同时追踪无线传感器网络覆盖区域内的多个移动目标，进一步的，提高追踪精确度。

为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明通过以下技术方案实现：

基于无线传感器网络的一种多目标无源追踪方法，包括如下步骤：

S01：无线传感器网络的传感器节点按编号顺序广播数据包：所述数据包包括自身传感器节点的编号、自身传感器节点此刻接收到的信号强度，所有传感器节点接收数据包并同时记录自身射频接收模块的即时信号强度，当传感器节点接收到上一个传感器节点的数据包后，自动作为下一个广播的传感器节点；

S02：汇聚节点接收所有实时数据，并在完成一轮广播后，将数据上传控制中心，控制中心计算接收信号强度值与无干扰下的静态信号强度的差值的绝对值，计算出目标数量M；

S03：对M个目标通过加性模型计算全局动态理论信号强度矩阵，通过与汇聚节点收集到的动态信号强度矩阵进行似然度计算，计算目标位置似然度；

S04：通过马尔可夫链蒙特卡罗算法对M个目标进行实时追踪。

使用无线传感器网络能同时定位、追踪网络覆盖区域内的多个移动目标，追踪方法简单。

本发明的有益效果是：本发明实现了一种基于无线传感器网络实时信号衰减强度的无源多目标追踪技术，能够在检测区域内实时定位追踪多个入侵物体，入侵物体无需佩戴任何电子设备与追踪系统配合。可广泛应用于室内、室外的安全防范领域，实现对入侵目标的实时监测，也能够应用于灾害中的搜救领域，实现在火灾地震等灾害中幸存者的位置检测，还能够应用于军警演习等领域，实现在巷战中对敌方室内目标的精确打击等。

附图说明

图1是本发明基于无线传感器网络的一种多目标无源追踪方法的流程图；

图2是本发明一个场景的示意图；

图3是加性模型衰减对比图；

图4是马尔可夫链蒙特卡罗算法。

具体实施方式

下面结合附图和具体的实施例对本发明技术方案作进一步的详细描述，以使本领域的技术人员可以更好的理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。

如图1和图2所示，其中图1是本方法的流程图，图2是无线传感器网络中的一个室内、外场景示意图，包括N个传感器节点和一个汇聚节点（图中未示出），N个传感器节点按照数字1，2，3...N顺序编号。

基于无线传感器网络的一种多目标无源追踪方法，具体步骤如下：

S01：无线传感器网络的传感器节点按编号顺序广播数据包：所述数据包包括自身传感器节点的编号、自身传感器节点此刻接收到的信号强度。每个传感器节点广播时，其他所有传感器节点均能够接收到无线传感器网络范围内广播的数据包。