[发明专利]一种基于水下移动无线传感网的目标跟踪方法

权利要求书

1.一种基于水下移动无线传感网的目标跟踪方法，其特征在于，包括下列步骤：

步骤1：基于传感器的当前位置信息，将传感器划分为两个集合：

根据公式q_j,k＝b_ksin²α_j,k+c_kcos²α_j,k-2d_ksinα_j,kcosα_j,k计算k时刻第j个传感器的度量值q_j,k，其中b_k、c_k和d_k为预设的常数项，α_j,k表示k时刻第j个传感器的水平偏移角；

基于度量值q_j,k的正负性将传感器分为两大类S₊和S_-，若q_j,k为正，则属于集合S₊；否则属于集合S_-；且集合S₊中各传感器的高度调节量已知，即集合S₊中各传感器的高度调节量为预设值；

步骤2，基于确定的候选传感器，选择M个传感器作为参与跟踪的传感器，其中M为预设的整数：

(1)从集合S₊中选择M个传感器作为参与跟踪的传感器，基于优化目标选择使得选择度量值D_k取得最大值，从而得到参与目标跟踪传感器及其高度调节量；

(2)从集合S₊选择M-1个的传感器，并从集合S_-中选择一个传感器作为当前选出的传感器组合C_k；

基于当前从集合S₊中选择的M-1个的传感器，对集合S_{_}中的每个传感器j，分别计算度量值Q_j的最小值Q_j,min：其中，α_l,k表示k时刻来自集合S₊的第l个传感器的水平偏移角；

并将Q_j,min≥0的传感器j划分为第一子集，Q_j,min＜0的传感器j划分为第二子集；

若从第一子集中选择一个传感器作为参与跟踪的传感器，则直接设置第一子集中的传感器j的高度调节量为：

其中，z_j表示传感器j的当前高度；h表示跟踪目标的当前高度；Δh表示传感器与目标间的高度差，r_j(k)表示传感器j与跟踪目标之间的距离，rsens表示传感器的感知距离，h_max表示传感器在单位时间内的最大可移动距离；

若从第一子集中选择一个传感器作为参与跟踪的传感器，则计算第一子集中的传感器j作为参与跟踪的传感器时的度量值Q_j：其中α_i,k表示集合C_k中的各传感器的水平偏移角；

设置第二子集中的传感器j的高度调节量为：

根据优化目标基于当前选出的传感器组合C_k中的各传感器的高度调节量，选出使得选择度量值D_k取得最大值时的M个传感器，从而得到参与目标跟踪传感器及其高度调节量；

所述优化目标为：

s.t.|Δh_j|≤h_max

其中，D_k表示选择度量值，表示当前选出的M个参与目标跟踪的传感器，Δh_j表示第j个传感器与目标的高度差，Δh_k表示k时刻集合C_k中的所有传感器的Δh_j的集合；

(3)从集合S₊选择个的传感器，并从集合S_-中选择个传感器作为当前选出的传感器组合C_k，其中

采用和声搜索算法确定使得选择度量值D_k取得近似最大值时的M个参与目标跟踪的传感器；并将来自集合S_-中的传感器的高度调节量设置为0；

其中，选择度量值D_k的计算公式为：

步骤S3：基于步骤2选择出的M个参与跟踪的传感器及其对应的高度调节量，确定各参与跟踪的传感器的当前高度并发送给对应的参与跟踪的传感器；

步骤S4：参与跟踪的传感器移动到指定高度后，发送声波测量其与跟踪目标之间的距离，得到对跟踪目标的量测值；并通过声波通信将当前量测值发送给计算处理中心；

步骤S5：计算处理中心对接收的M个传感器的量测值进行融合估计处理，得到跟踪目标的当前状态。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S5中，采用IMMPF融合估计得到跟踪目标的状态，并基于当前状态更新目标模型概率，其中目标模型概率的初始值为预设值。