[发明专利]基于接收信号能量指示测量的目标跟踪方法

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种网络技术领域的方法，具体是一种基于接收信号能量指示(ReceiveSignal Strength Indicator，RSSI)测量的目标跟踪方法。

背景技术

无线传感器网络被认为是二十一世纪最重要的新兴技术之一。随着无线通信技术、传感器技术、微机电系统技术、集成电路技术、分布式信息处理技术等技术的发展，使得大量廉价、智能的传感器设备通过无线通信组成无线传感器网络成为可能。从当前的无线传感器网络发展趋势来看，对运动目标的定位技术具有更为广泛的应用价值。如军事侦察、空中交通管制、路面监控、工业制造等方面。对无线传感器网络定位的研究目前主要集中于静止目标的定位研究，而实际应用中的待监测目标多为运动目标，因此如何有效的对运动目标，尤其是机动目标进行相对精确的定位依然是一个有待深入研究的课题。

目前无线传感器网络定位中常常采用超声波定位法和GPS定位法以达到对目标的定位。近年来，RSSI定位方法开始应用在无线传感器网络中。现有技术存在以下缺点。RSSI技术多局限在对静止无线传感器节点的定位，对于移动目标的定位尚未应用。通过RSSI技术测量到的数据，多用传统的三边测量方法进行处理，此种方法精度不高。

经过对现有技术的检索发现，以2007年8月IEEE computer society举办的第十届欧洲微型数字系统设计会议中Abdalkarim Awad发表的题为Adaptive Distance Estimation andLocalization in WSN using RSSI Measures(无线传感器网络中的基于接收信号能量指示测量的自适应距离估计与定位方法)的会议论文。该文献记载了将RSSI技术引入到无线传感器网络定位中，但是仅仅是用于对静止的节点定位。而且在定位过程中，对于非线性的定位系统，运用的是传统三边测量方法，所以导致定位精度不高。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提出一种基于接收信号能量指示测量的目标跟踪方法，将RSSI测量和UKF(Unscented Kalman Filter无轨迹卡尔曼滤波器)方法引入到无线传感器网络对运动目标的跟踪中，获得了比传统的三边定位测量法更为精确的定位跟踪。

本发明是通过以下技术方案实现的，本发明包括如下步骤：

步骤一、首个无线传感器节点作为协调器节点开始建立网络，协调器节点确定网络标示与无线信道，其余无线传感器节点扫描检测已存在的无线信道与网络标示并向协调器节点发送加入网络请求，待收到来自协调器节点的加入答复后以路由器形式或终端设备形式加入网络并建立无线通道；

步骤二、所有无线传感器节点从协调器节点处获得各自的网络地址与地理坐标，任一无线传感器节点主动与网络外的待测运动目标节点建立状态方程和无线通道并接收数据包；

步骤三、传感器节点解析数据包获得待测运动目标节点与该无线传感器节点之间的能量损耗值，然后将能量损耗值转换为径向距离并将该无线传感器节点的地理坐标与径向距离发送至协调器节点；

步骤四、协调器节点接收到多个无线传感器节点发送的包含有地理坐标与径向距离数据包后，选择奇数个采样点并赋予所述每个采样点权重，每一个采样点进行状态检测与协方差检测；根据所有状态检测与协方差检测结合采样点权重进一步得到状态交互协方差和测量协方差并通过代入无轨迹卡尔曼滤波器公式进行状态更新与检测，得到待测运动目标的在该时刻的坐标值与速度值。

所述的代入无轨迹卡尔曼滤波器公式进行状态更新与检测是指：已知状态量的均值X和协方差P，选择一组采样点集合并赋予每个采样点权重，通过对采样点集和进行非线性变换来近似非线性函数的概率密度分布。

所述的采样点的选择规律如下：