基于移动传感器网络的多目标跟踪算法研究

发布时间：2020-03-31 00:52

【摘要】：近年来,移动传感器网络得到了越来越广泛的应用,在诸如搜索救援、边境巡逻、复杂战场和环境监控等行业领域扮演了重要角色。例如,在现实场景中,为了实现对感兴趣区域实时监控,多架无人机通常利用局域网络被组织成集群形式。由于传感器节点的有限视场、去中心化的网络结构、个体无人机节点的高机动性以及自主化需要满足的高精度与可靠性,多目标搜索和跟踪任务面临许多挑战。本文研究基于移动传感器网络的多目标跟踪算法,结合移动传感器机动性、感知能力和区域通信能力的特点,解决多目标跟踪问题,主要解决以下三个基本问题:1.如何在给定的感兴趣区域搜索目标时,最优地控制一组移动传感器节点从而达到最大化区域覆盖范围的目的?2.如何在跟踪过程中面对目标数量未知以及动态变化等不确定因素对目标进行有效状态估计?3.如何建立一个有效的分布式(去中心化)算法框架实现对区域多机动目标联合搜索与跟踪?与之前的移动传感器网络在区域监控方面的研究相比,本文的主要内容如下:1.为了最大化区域覆盖范围,采用了Anti-Flocking控制模型,实现对未知区域的分布式协同搜索,同时在区域覆盖范围和检测效率方面展示了突出的性能;2.针对无人机集群对未知环境自主感知与探索需求,设计出多架无人机协同搜索和智能投放系统,该系统充分模拟出多无人机搜索与救援这一过程;3.本文扩展了基于随机有限集的多目标滤波算法,考虑了多传感器的协同运动控制问题,使其可以处理具有有限视场的多传感器多目标跟踪问题;4.提出一个稳健的区域多机动目标联合搜索与跟踪的算法框架和解决方案,能够处理目标数量未知且可能会发生动态变化的情形,不仅可以估计出多目标的状态,同时可以实现轨迹关联。最后,算法仿真验证了Anti-Flocking分布式协同控制算法、区域多机动目标联合搜索与跟踪算法框架的有效性。除此之外,实物飞行结果验证了集群搜索系统的有效性和鲁棒性。
【图文】：

城市场景中的多机动目标：图中的自动驾驶汽车必须对传感器视场中所有移动目标(行人、汽车、自行车)的运动轨迹保持实时估计，以便安全操作在美国国家航空航天局的阿波罗计划中，卡尔曼滤波器被用来估计飞船的轨

鱼群模型，每条鱼只关注距自己最近的6～7条鱼，而不管其他较远的个体
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TP212.9;TN929.5

【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 朱齐丹;吴叶斌;姚姗姗;陆军;;移动传感器对关键点的监测问题研究[J];哈尔滨工程大学学报;2011年05期

2 苗春雨;戴国勇;陈宇铮;陈庆章;;能耗均衡的移动传感器节点派遣算法[J];传感技术学报;2014年09期

3 樊留群;陈相滨;杜娟;;主动式移动传感器网络实验平台建模[J];测控技术;2006年01期

4 李文霁;郑康锋;张冬梅;郭世泽;;一种高效的延迟容忍移动传感器网络异步探测机制[J];电子与信息学报;2012年12期

5 神显豪;李军;奈何;;感知受限的移动传感器节点扫描覆盖优化算法[J];计算机应用;2017年01期

6 刘春桃;林锋;周激流;;容延迟移动传感器网络中的一种密钥更新算法[J];四川大学学报(自然科学版);2009年03期

7 杨明华;曹元大;谭励;朱东锋;;一种新的移动传感器网络部署及管理机制[J];北京理工大学学报;2008年12期

8 徐公国;单甘霖;段修生;;面向目标跟踪的主动式移动传感器长期调度方法[J];传感技术学报;2019年02期

9 杨奎武;郑康锋;钮心忻;杨义先;郭世泽;;一种延迟容忍移动传感器网络自适应连接探测机制[J];电子与信息学报;2011年06期

10 付彬;李仁发;肖雄仁;;容迟移动传感器网络预测辅助的数据传输机制[J];小型微型计算机系统;2013年10期

相关会议论文 前5条

1 田紫君;肖丽平;穆艳玲;冯青林;;自适应连接探测策略在移动传感器网络中的应用[A];中国计算机用户协会网络应用分会2018年第二十二届网络新技术与应用年会论文集[C];2018年

2 李燕;王乐宁;;信息网格中移动传感器网络分层协议栈研究[A];2005年海峡两岸三地无线科技学术会论文集[C];2005年

3 黎洁;屈玉贵;赵保华;;容迟移动传感器网络的节能MAC协议[A];中国通信学会通信软件技术委员会2009年学术会议论文集[C];2009年

4 马骏驰;汪芸;李凯;;移动传感器节点能量补充机制的设计与实现[A];第七届和谐人机环境联合学术会议（HHME2011)论文集【oral】[C];2011年

5 靳立忠;常桂然;贾杰;;基于最小冗余覆盖的移动传感器网络节点分布优化[A];第二十九届中国控制会议论文集[C];2010年

相关重要报纸文章 前3条

1 张微;“未来移动传感器”为智慧城市改善出行数据[N];上海科技报;2015年

2 四川 陈伟鑫译;物体移动传感器[N];电子报;2004年

3 王馨立;美国用虚拟篱笆锁定非法越境者[N];人民公安报;2010年

相关博士学位论文 前10条

1 郑之;复杂条件下移动传感器网络动态部署及优化覆盖控制[D];北京理工大学;2017年

2 卫琳娜;混合无线传感器网络中基于覆盖洞修补的移动传感器分派[D];电子科技大学;2012年

3 周彤;移动传感器网络节点部署及自定位技术研究[D];哈尔滨工业大学;2008年

4 黎洁;容迟移动传感器网络中数据传输与数据管理机制的研究[D];中国科学技术大学;2011年

5 陈U，

本文编号：2608317