基于多传感器的协同侦察与控制系统研究
发布时间：2022-01-18 21:53
多传感器协同侦察系统能够在无人值守的野外自然环境下全天候的探测入侵目标,并对其监测到的目标视频流进行计算机视觉处理,对运动目标进行检测侦察和跟踪。在有限能量的前提下,通过合理协同配置节点,既能保证传感器网络多视角、强容错的优势,又能提高系统效率、延长系统生命周期,在物联网、军事、环境、健康、家庭和其他商业领域有着广阔的应用前景。首先,为了解决多传感器节点协同调度问题,根据其多冗余、能量受限的特点,通过为传感器节点建立簇表信息和运用球形单工无迹卡尔曼滤器（SSUKF）来估计目标的运动状态,提出了基于传感器感知能力的簇生成方法,并综合考虑每个传感器节点剩余能量和其跟踪精度制定了簇头轮换方法,以移动目标为激励,目标周围节点动态组建成簇来完成跟踪任务,提出了一种节点协同调度跟踪策略。运用该协同调度策略仿真实现了目标跟踪过程,相对于传统的方法具有较好的稳定性和鲁棒性。其次,为了利用视频传感器节点采集的信息对目标进行实时侦察跟踪,基于轻量级深度学习目标检测网络SSDMobilenetvl,通过改进其网络结构,利用增加更细粒特征图参与位置回归和分类来综合网络的上下文信息,并通过...
【文章来源】：沈阳理工大学辽宁省
【文章页数】：81 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
卡尔曼滤波系统模型
当目标超出簇头的探测半径时，由簇头发出簇重组信息，将原簇内有效??探测的簇成员加入簇头竞选队列，并依照式（３－２８）进行新一轮的簇头竞选并移交??簇头，至此解散原簇并组建新的跟踪簇组，算法流程图如图３．１所示。??／￣￣＼??？蔟点、）??＼?／??―丄―，?￣￣１??Ｓ胲表１１蔟雜踩｜?ｋ其它节点接收簇头??组并广播成员信￡厂￣?＇?＾?的广播倍息??－￣?Ｔ－?－?ｙ?＼?ｒ￣￣??敏发獅传感器?＜紐楚孩成员、；：—？？否－？进入｜敝??Ｉ．．．．．．．．．．．．??－?是???ｉ?＞??标状态?？?运行ＳＳＩｌｆｆ更新目??样状态岱息??Ｘ＂?Ｓ?Ａ?????、＼?里??发蹢翮服」?腿挪??，：??由胜出续头滾Ｐ剑崳?蔟??图３．１协同调度流程图??Ｆｉｇ．３．１?Ｃｏ－ｓｃｈｅｄｕｌｉｎｇ?ｆｌｏｗ?ｃｈａｒｔ??根据图３．１所示的算法流程，运用系统化建模的方法便可实现整个跟踪系统的??仿真。??３．４仿真结果及对比分析??为了验证目标跟踪系统的可行性，本文利用Ｍａｔｌａｂ仿真软件做了两组仿真实??验，第一组仿真研宄了目标跟踪系统在不同时刻动态分簇跟踪目标的过程，仿真??－２６－??
从图３．２和图３．３可以看出，随着目标的不断移动，跟踪簇围绕着目标动态组建??并完成跟踪任务，任意时刻除了簇内成员外的其它传感器节点处于休眠状态。??３５０１?．?１?．?，?．?．?，?＞???１??，２Ｋ?／??Ｉ：／?＼?：??＾?ｉ〇〇?ｒ??＇！?＼??－５０１?１?１?１?１?＊?１?１?１——Ｖ??０?１００?２００?３００?４００?５００?６９０?７００?Ｂ００?３００??ｒ?ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ?Ｉ?ｍｅｔｅｒ??—Ｒｅａｌ?—４—?ＥＫＦ?—ＳＳＵＫＦ??图３．４轨迹预测对比??Ｆｉｇ．３．４?Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ?ｏｆ?ｔｒａｊｅｃｔｏｒｙ?ｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎ??从图３．４可以看出，ＳＳＵＫＦ算法估计的轨迹与真实的轨迹基本贴合，相对于??ＥＫＦ误差更小，具有更好的可靠性。??－２８－??
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于扩展卡尔曼滤波的时钟模型辅助定位算法[J]. 宋建材,候春萍,薛桂香. 计算机工程与科学. 2018(04)
[2]基于TinyOS的传感器节点能耗仿真研究[J]. 杜永文,练云翔,冯珂. 自动化仪表. 2018(01)
[3]侦察辅助决策模型构建方法研究[J]. 郭瑞,贺筱媛,朱丰. 系统仿真学报. 2017(10)
[4]基于势博弈的分布式目标跟踪传感器分配算法[J]. 冉晓旻,方德亮. 电子与信息学报. 2017(11)
[5]基于能量优化的无线传感器网络动态分簇目标跟踪[J]. 魏明东,何小敏,许亮. 计算机应用. 2017(06)
[6]无线传感器网络在军交运输战场环境感知中的应用研究[J]. 李朋谕,杨竹苹. 信息通信. 2017(03)
[7]无线传感器网络分簇算法综述[J]. 徐晶晶,张欣慧,许必宵,孙知信. 计算机科学. 2017(02)
[8]无线传感器网络目标跟踪平台协同调度的实现[J]. 莫磊,胥布工. 系统工程与电子技术. 2011(05)
本文编号：3595656
【文章来源】：沈阳理工大学辽宁省
【文章页数】：81 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
卡尔曼滤波系统模型
当目标超出簇头的探测半径时，由簇头发出簇重组信息，将原簇内有效??探测的簇成员加入簇头竞选队列，并依照式（３－２８）进行新一轮的簇头竞选并移交??簇头，至此解散原簇并组建新的跟踪簇组，算法流程图如图３．１所示。??／￣￣＼??？蔟点、）??＼?／??―丄―，?￣￣１??Ｓ胲表１１蔟雜踩｜?ｋ其它节点接收簇头??组并广播成员信￡厂￣?＇?＾?的广播倍息??－￣?Ｔ－?－?ｙ?＼?ｒ￣￣??敏发獅传感器?＜紐楚孩成员、；：—？？否－？进入｜敝??Ｉ．．．．．．．．．．．．??－?是???ｉ?＞??标状态?？?运行ＳＳＩｌｆｆ更新目??样状态岱息??Ｘ＂?Ｓ?Ａ?????、＼?里??发蹢翮服」?腿挪??，：??由胜出续头滾Ｐ剑崳?蔟??图３．１协同调度流程图??Ｆｉｇ．３．１?Ｃｏ－ｓｃｈｅｄｕｌｉｎｇ?ｆｌｏｗ?ｃｈａｒｔ??根据图３．１所示的算法流程，运用系统化建模的方法便可实现整个跟踪系统的??仿真。??３．４仿真结果及对比分析??为了验证目标跟踪系统的可行性，本文利用Ｍａｔｌａｂ仿真软件做了两组仿真实??验，第一组仿真研宄了目标跟踪系统在不同时刻动态分簇跟踪目标的过程，仿真??－２６－??
从图３．２和图３．３可以看出，随着目标的不断移动，跟踪簇围绕着目标动态组建??并完成跟踪任务，任意时刻除了簇内成员外的其它传感器节点处于休眠状态。??３５０１?．?１?．?，?．?．?，?＞???１??，２Ｋ?／??Ｉ：／?＼?：??＾?ｉ〇〇?ｒ??＇！?＼??－５０１?１?１?１?１?＊?１?１?１——Ｖ??０?１００?２００?３００?４００?５００?６９０?７００?Ｂ００?３００??ｒ?ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ?Ｉ?ｍｅｔｅｒ??—Ｒｅａｌ?—４—?ＥＫＦ?—ＳＳＵＫＦ??图３．４轨迹预测对比??Ｆｉｇ．３．４?Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ?ｏｆ?ｔｒａｊｅｃｔｏｒｙ?ｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎ??从图３．４可以看出，ＳＳＵＫＦ算法估计的轨迹与真实的轨迹基本贴合，相对于??ＥＫＦ误差更小，具有更好的可靠性。??－２８－??
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于扩展卡尔曼滤波的时钟模型辅助定位算法[J]. 宋建材,候春萍,薛桂香. 计算机工程与科学. 2018(04)
[2]基于TinyOS的传感器节点能耗仿真研究[J]. 杜永文,练云翔,冯珂. 自动化仪表. 2018(01)
[3]侦察辅助决策模型构建方法研究[J]. 郭瑞,贺筱媛,朱丰. 系统仿真学报. 2017(10)
[4]基于势博弈的分布式目标跟踪传感器分配算法[J]. 冉晓旻,方德亮. 电子与信息学报. 2017(11)
[5]基于能量优化的无线传感器网络动态分簇目标跟踪[J]. 魏明东,何小敏,许亮. 计算机应用. 2017(06)
[6]无线传感器网络在军交运输战场环境感知中的应用研究[J]. 李朋谕,杨竹苹. 信息通信. 2017(03)
[7]无线传感器网络分簇算法综述[J]. 徐晶晶,张欣慧,许必宵,孙知信. 计算机科学. 2017(02)
[8]无线传感器网络目标跟踪平台协同调度的实现[J]. 莫磊,胥布工. 系统工程与电子技术. 2011(05)
本文编号：3595656
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