[发明专利]一种无线传感器网络中的移动目标跟踪方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于无线传感器网络中的移动目标跟踪方法，属于无线传感器网络领域。

背景技术

无线传感器网络由分布在监测区域的大量传感器节点组成，每个传感器节点都具有感知、存储、处理信息，以及与其他传感器节点通信的功能。目标跟踪是无线传感器网络的重要应用之一，主要用于军事、环境监测、病人健康监测和野生动物研究等领域。由于传感器节点携带的电量有限，且在很多应用领域中为传感器节点更换电池很困难，如何在目标跟踪时节约传感器节点能量成为无线传感器网络面临的一大挑战。因此，在跟踪的过程中如何只让小部分节点跟踪目标，而大部分节点休眠，已成为许多文献研究的内容。

RARE-Area和RARE-Node算法，参见“超级计算机”杂志，51卷第2期中“无线传感器网络中应用质量监控设计的一种能量有效的目标跟踪算法”一文，第131-148页(Guo M，Olule E and Wang G.Designing energy efficient target tracking protocol with quality monitoring in wireless sensor networks.Supercomputing，2010，51(2)：131-148。下同)通过减少发送给簇头的数据包数量来减少能量消耗。GPBA算法参见“计算机通信”杂志中“基于全局概况的一种能量最小化传感器网络目标跟踪算法”一文，(Oscar Garcia，Alejandro Quintero and Samuel Pierre.A Global Profi le-based Algorithm for Energy Minimization in Object Tracking Sensor Networks.Computer Communications2010，33：736-744.)通过统计目标的历史运动轨迹，建立一个表格来记录目标在各个区域停留的次数，通过查阅表格来确定目标下一时刻的位置，然后唤醒这个位置附近的节点。为了维护并更新目标的运动轨迹表，基站需要记录网络中所有节点的位置，并不断向所有节点广播目标的运动轨迹，耗费大量的通信资源和能量资源。因此，一种自组织跟踪方法，参见“航空学报”中“一种无线传感器网络的自组织目标跟踪算法”(Xu Zhen，Rui Liyang.A Self-organizing Bearings-only Target Tracking Algorithm in Wireless Sensor Networks.Chinese Journal of Aeronautics，2009，22：627-636.)被提出，避免了基站在全网广播目标信息。一种基于预测的算法(Prediction-based Protocol)，参见中南工业大学学报，“一种基于预测的能量有效的无线传感器网络目标跟踪算法”一文，(BHUIYAN M.Z.A.，Wang Guo-jun and Zhang Li.Prediction-based energy-efficient target tracking protocol in wireless sensor networks.Cent.South Univ.Techonl.，2010，33：736-744.)根据目标当前移动的方向和速度来预测目标下一步的位置，然后唤醒目标周围的节点，但是当目标移动方向不断变化时，则不能准确预测目标位置。由此可见，如何在保证跟踪的准确性的同时减少能量消耗，是需要解决的一个问题。

发明内容

发明目的：本发明的目的是提供一种用于无线传感器网络中的移动目标跟踪方法，达到准确跟踪并减少能量消耗的目的。

技术方案：为了解决上述技术问题，本发明采用了如下的技术方案：

一种无线传感器网络中的移动目标跟踪方法，该方法包括以下步骤：

(1)监测区域由管理节点和普通节点组成；将监测区域划分为若干正方形网格区域，每个正方形网格区域的中心放置一个管理节点；正方形网格区域内还设有若干普通节点，每个普通节点有若干邻居普通节点，邻居普通节点通过如下方法确定：处于普通节点的一跳通信范围内的其余普通节点定义为该普通节点的邻居普通节点；正方形网格的边长定义为：

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