井下無線傳感器網絡分布式目標跟蹤算法研究.pdf

1、煤炭是我國豐富的資源，隨著煤炭經濟的快速發(fā)展，將信息技術應用于煤礦監(jiān)測與通信是當務之急。通過無線信號的傳輸來取代有線傳輸，通過在井下節(jié)點的部署，對井下施工設備和交通工具，特別是井下工作人員的的定位和跟蹤，可以預防突發(fā)事故，在發(fā)生安全事故時，可以迅速和準確對設備和工作人員進行救助與支援。
　　無線傳感器網絡的目標跟蹤問題，普遍采用集中式處理，即整個網絡選定一個中心節(jié)點，中心節(jié)點對網絡中的所有數據進行處理和目標估計運算最終實現跟蹤。中

2、心節(jié)點的高頻率的數據傳輸和集中的算法運算必然會消耗節(jié)點大量的能量，整個網絡的生存周期也會降低。然而分布式目標跟蹤不需要這樣的中心節(jié)點。因此，基于對井下跟蹤系統(tǒng)和無線傳感器網絡集中式目標跟蹤進行研究分析，本文的研究方向為無線傳感器網絡分布式目標跟蹤算法研究。
　　首先，研究了分布式目標跟蹤算法及跟蹤的典型算法線性擬合和卡爾曼濾波算法，本文在這兩種算法的基礎上提出了改進分布式目標跟蹤算法。改進算法的基本思想是根據移動目標的當前位置建立

3、簇，簇頭節(jié)點集中匯總和處理簇成員節(jié)點發(fā)來的最新觀測數據，結合線性擬合算法和卡爾曼濾波算法對移動目標進行預測，通過改進可以更加準確的修正預測值。
　　其次，本文針對利用粒子濾波的分布式目標跟蹤算法跟蹤目標，在分簇過程中對選擇簇頭和簇成員的方法做了改進，提出了改進分布式粒子濾波的跟蹤算法。改進算法根據被測目標當前位置建立一個簇，在建簇的過程中選擇基于節(jié)點的剩余能量最大同時節(jié)點RSSI值最大為原則，選擇同時滿足這兩種條件的節(jié)點作為此跟蹤

4、簇的簇頭節(jié)點，在基于節(jié)點剩余能量和與簇頭節(jié)點距離的基礎上選擇簇成員節(jié)點，最后通過粒子濾波的算法對移動目標來進行定位和跟蹤。
　　最后，針對煤礦井下特殊環(huán)境，當移動目標進行轉彎時，僅僅采用卡爾曼濾波算法得不到理想的結果，常常會出現時延。此時需采用自適應算法，本文采用一種面向煤礦井下交互多模kalman濾波跟蹤算法。在動態(tài)分簇的基礎上利用交互多模kalman濾波跟蹤算法進行目標跟蹤。該算法可以高效的應對目標運動狀態(tài)突然轉變，避免傳統(tǒng)算