[发明专利]基于无线传感器网络接收信号强度的无源目标追踪方法

说明书

技术领域

本发明属于无线传感器领域，尤其是一种基于无线传感器网络接收信号强度的无源目标追踪方法。

背景技术

随着无线网络的广泛应用，人们对目标定位与跟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跟踪，在复杂的室内环境中，尤其是高档住宅小区、展厅、仓库、超市、地下停车场中也常需要获得人员或物品的位置信息。由于受到室内环境的复杂性和不确定性等条件的限制，传统的定位跟踪系统，例如GPS定位系统和视频监控系统，均有自身的局限性。GPS定位系统在室内使用时会受到如下两点约束：一方面，GPS接收机必须要避免被从上方遮盖，保证与卫星通信畅通；另一方面，卫星信号的多径传播将会对时钟同步的过程产生影响。而视频采集设备只能采集视线内的图像信息，所以监控时摄像头与目标之间不能存在障碍物的遮挡；另一方面，视频采集设备的成像性能会受到光照的影响，例如在强光或者黑暗的环境下，获取图像的性能都会降低。因此传统的跟踪算法在室内环境下定位的实时性、精确性以及对环境的自适应性都无法得到保证。

无线传感器网络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，能广泛应用于军事、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，定位与跟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，其根据已知节点发来的信号强度值，来判断目标所处的位置。然而现有的基于接收信号强度的无线传感器网络定位方法大多数为有源定位，即目标物体必须携带传感器节点，接收已知节点发来的数据。但是，该方法的不能用于无源目标（被动目标）跟踪，无源目标的特点是：目标不会主动与跟踪系统进行数据交互，甚至有可能被跟踪的目标本身并不希望被系统所跟踪到。因此，现有技术无法对无源目标进行有效跟踪。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种设计合理、简单有效的基于无线传感器网络接收信号强度的无源目标追踪方法。

本发明解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：

一种基于无线传感器网络接收信号强度的无源目标追踪方法，包括以下步骤：

步骤1：无线传感器网络中的节点进行数据广播，所有节点接听并记录数据；

步骤2：节点计算接收信号强度值与静态网络数据的差值的绝对值，通过无源目标追踪模型进行目标位置似然度计算；

步骤3：用粒子滤波算法和参数估计算法并结合目标位置似然度，进行目标的实时追踪。

而且，所述节点接听并记录的数据包括接收信号强度、信号来源和接收者信息。

而且，所述的目标位置似然度计算方法为：首先，计算目标的可能位置与无线传感器网络中每条链路的相对位置关系，然后，计算在该相对位置的理论信号强度变化值与实际信号强度变化值的绝对值的差值，从而计算目标位置似然度。

而且，所述的步骤3包括以下处理过程：

⑴初始化：赋予参数θ₀到任意初始值，将计数器b设为0，从状态的先验概率分布p(x₀)抽样出状态粒子

⑵设置计数器k=1,2…，N,N为粒子数；

⑶执行状态更新：