无线传感网多目标跟踪与碰撞检测算法研究

发布时间：2017-03-29 21:24

  本文关键词：无线传感网多目标跟踪与碰撞检测算法研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：无线传感器网络是由位于一选定区域内部的大量小型传感器节点组成的一个自组织网络。在无线传感器网络的快速自组过程中,位置信息是这个系统中较为重要的数据信息之一。所以,对无线传感网络中节点的定位与跟踪是十分必要的。近十年来,计算机图形学、仿真技术和硬件技术都有了长足的发展,用计算机来模拟现实世界中的运动已成为现实。多目标节点在移动过程中如何及时准确的确认位置信息并与其它移动节点高效避免碰撞是图形学、流体运动学、机械分析等多个学科广泛研究的问题。在无线传感网多目标移动节点避障过程中,如何判断移动节点与监测区域中存在的其他物体发生碰撞是移动节点运动路径规划的先决条件,怎样处理多节点同时避障是多目标移动节点避障研究的进一步要求。针对这一问题,在空间占有思想的基础上结合卡尔曼滤波算法、轨迹向量预测法提出了一种碰撞检测算法,通过超声波TOA定位算法,使用三边定位法获取位置信息,解决如何进行碰撞检测,避免移动节点在移动过程中的碰撞,使得移动节点在网络系统中能更高效的组织、运行。与此同时,这一算法使密集空间中多个移动节点在同一时刻相同位置避免碰撞成为可能。通过多次实验,表明轨迹向量预测法结合层次包围盒法的避障算法所使用的预判面积较小,占用系统资源更低,有更高的精度和更好的鲁棒性。将这一算法应用到无线传感网结点控制系统平台中,对移动节点进行定位、跟踪和碰撞检测,系统能实时高效获取移动节点的位置,记录节点的运动轨迹,避免多个节点在移动过程中的碰撞。
【关键词】：无线传感网 碰撞检测算法 超声波 密集空间
【学位授予单位】：北方工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN929.5;TP212.9
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-7
• 第一章 绪论7-11
• 1.1 研究背景与意义7-8
• 1.1.1 研究背景7-8
• 1.1.2 应用环境及其实用价值8
• 1.2 研究现状8-9
• 1.3 研究内容9-11
• 第二章 无线传感网定位、跟踪与碰撞检测算法11-19
• 2.1 无线传感网网络节点定位技术11-15
• 2.1.1 与距离有关的定位算法11-12
• 2.1.2 与距离无关的定位算法12-14
• 2.1.3 主要的定位技术14-15
• 2.2 无线传感网网络节点跟踪技术15-18
• 2.2.1 目标轨迹估计与预测算法简介16-18
• 2.3 碰撞检测算法分类18-19
• 2.3.1 基于时间域的碰撞检测算法18
• 2.3.2 基于空间域的碰撞检测算法18-19
• 第三章 多目标跟踪与碰撞检测算法研究19-31
• 3.1 层次包围盒算法19-21
• 3.1.1 算法原理19
• 3.1.2 仿真结果19-21
• 3.2 卡尔曼滤波碰撞检测算法21-26
• 3.2.1 算法简介21
• 3.2.2 卡尔曼滤波碰撞检测算法程序设计21-22
• 3.2.3 仿真结果22-24
• 3.2.4 节点运动速度对卡尔曼滤波碰撞检测算法的影响24-26
• 3.3 轨迹向量碰撞检测算法26-31
• 3.3.1 算法简介26
• 3.3.2 轨迹向量碰撞检测算法程序设计26-27
• 3.3.3 仿真结果27-29
• 3.3.4 节点运动速度对轨迹向量碰撞检测算法的影响29-31
• 第四章 系统实验及分析31-36
• 4.1 无线传感网多目标跟踪与碰撞检测算法核心思想31-32
• 4.2 碰撞路经的生成和规避32-33
• 4.3 优先避让法则原理33-36
• 第五章 无线传感网结点控制系统平台的设计36-42
• 5.1 数据采集与处理36-38
• 5.2 软件开发模块简介38-39
• 5.3 无线传感网多目标跟踪碰撞检测算法的应用39-42
• 第六章 总结与展望42-43
• 参考文献43-46
• 附录A46-47
• 附录B47-49
• 附录C49-50
• 附录D50-52
• 在学期间的研究成果52-53
• 致谢53

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