无线层析网络中多目标跟踪方法的研究

发布时间：2017-04-30 11:08

  本文关键词：无线层析网络中多目标跟踪方法的研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：无线层析成像(RTI,Radio Tomographic Image)是基于无线层析网络的一种新兴的无源被动目标定位方法。该方法需要在监测区域周围部署无线射频节点,目标遮挡射频节点之间的无线链路会导致某些链路的接收信号强度(RSS,Received Signal Strength)发生剧烈变化。无线层析网络中的无源目标定位方法就是利用链路的RSS变化量来定位和跟踪监测区域内的目标。基于阴影衰落的无线层析成像将监测区域划分成许多均匀的网格,即像素,然后通过建立并求解每个像素的衰减量和RSS变化量之间的线性模型来重建图像,实现目标的定位和跟踪。基于RTI的多目标跟踪需要将RTI图像的像素进行聚类,并将获得的聚类观测量通过Kalman滤波更新当前时刻目标位置。然而聚类过程会产生过聚类现象,即RTI图像中与一个目标对应的亮点被分割成多个聚类。传统的全局最邻近数据分配方法(GNNDA,Global NearestNei ghbor Data Association)只选择源自于目标的其中一个聚类分配给目标,这会导致目标位置信息的丢失从而降低目标的跟踪精度。针对该问题本文将联合概率数据分配方法(JPDA,Joint Probabilistic Data Association)应用于基于RTI的多目标跟踪方法中。JPDA计算源自于目标的每一个聚类观测量的概率,将所有的聚类观测量结合起来更新目标位置。实验结果表明基于JPDA的多目标跟踪精度比基于GNNDA的跟踪精度高,并且对过聚类有鲁棒性。基于RTI的多目标跟踪虽然算法简单,但其建立在像素衰减量和链路RSS变化量之间是线性模型的基础上,目标定位和跟踪精度并不高。为了使用更多精确的观测量模型,如绕射模型、指数模型等非线性模型,以提高目标定位和跟踪精度,我们将基于粒子滤波(PF,Particle Filtering)的多目标跟踪方法应用于无线层析网络中。另外,在无线层析网络中时变多目标跟踪方法的研究中,基于RTI的时变多目标跟踪存在因果延迟问题,即与真实的时变目标数目相比,估计所得时变目标数目存在滞后,并且基于RTI的时变多目标跟踪性能有待提高。基于PF的时变多目标跟踪方法利用维度可变的粒子及其权重来估计时变目标数目,实现目标跟踪。实验结果表明该方法不存在延迟问题,并且能提高目标的跟踪性能。
【关键词】：无线层析成像 多目标跟踪 过聚类 联合概率分布 粒子滤波
【学位授予单位】：北京理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TP391.41
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第1章 绪论11-16
• 1.1 课题研究背景与意义11-12
• 1.2 国内外研究现状及发展趋势12-14
• 1.3 研究的重点及难点14-15
• 1.4 论文主要内容安排15-16
• 第2章 无线层析成像技术16-27
• 2.1 无线层析成像简介16
• 2.2 基于阴影衰落的无线层析成像模型16-21
• 2.2.1 测量模型16-20
• 2.2.2 权重模型20-21
• 2.3 图像重建21-26
• 2.3.1 不适定问题21-22
• 2.3.2 正则化22-25
• 2.3.3 图像重建结果25-26
• 2.4 本章小结26-27
• 第3章 无线层析网络中基于RTI的多目标跟踪27-46
• 3.1 目标运动模型27
• 3.2 室内环境下的RTI图像27-29
• 3.3 RTI图像的降噪处理29-30
• 3.4 聚类30-33
• 3.4.1 K-means聚类30-32
• 3.4.2 HAC聚类32-33
• 3.5 过聚类33-34
• 3.6 基于不同数据分配方法的多目标跟踪34-40
• 3.6.1 全局最邻近数据分配方法34-36
• 3.6.2 GNNDA相应的Kalman滤波36-37
• 3.6.3 联合概率数据分配方法37-39
• 3.6.4 JPDA相应的Kalman滤波39-40
• 3.7 实验过程40-44
• 3.7.1 实验部署40-42
• 3.7.2 实验结果42-44
• 3.8 本章总结44-46
• 第4章 无线层析网络中基于PF和MPF的多目标跟踪46-55
• 4.1 基于PF的多目标跟踪46-50
• 4.1.1 运动方程46-47
• 4.1.2 系统模型47
• 4.1.3 PF滤波理论47-50
• 4.2 基于MPF的多目标跟踪50-52
• 4.3 实验过程52-54
• 4.4 本章总结54-55
• 第5章 无线层析网络中时变多目标跟踪55-71
• 5.1 基于RTI的时变多目标跟踪55-57
• 5.1.1 聚类观测量融合55-56
• 5.1.2 目标进入和离开监测区域的判断规则56-57
• 5.2 基于PF的时变多目标跟踪57-59
• 5.2.1 运动方程和系统模型57-58
• 5.2.2 适用于时变多目标跟踪的PF理论58-59
• 5.3 实验过程59-70
• 5.3.1 实验部署59-61
• 5.3.2 实验结果61-70
• 5.4 本章总结70-71
• 总结与展望71-72
• 参考文献72-76
• 攻读学位期间发表论文与研究成果清单76-77
• 致谢77

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前1条

1 宋磊 ,黄祥林 ,沈兰荪;视频监控系统概述[J];测控技术;2003年05期

中国硕士学位论文全文数据库 前1条

1 贺东升;基于红外成像技术的监控系统设计[D];华中科技大学;2009年

  本文关键词：无线层析网络中多目标跟踪方法的研究，，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：336735