本文關鍵詞：基于粒子群優(yōu)化的目標跟蹤傳感器節(jié)點的選擇

  更多相關文章： 無線傳感器網(wǎng)絡 傳感器選擇 后驗克拉美-羅下界 粒子濾波器 粒子群算法 多目標優(yōu)化

【摘要】：無線傳感器網(wǎng)絡(Wireless Sensor Networks,WSN)是由一組能夠感知和監(jiān)測環(huán)境的小型裝置組合而成的且通過無線方式通信的傳感器網(wǎng)絡,它的應用已經(jīng)從軍事擴展到醫(yī)療、教育和家庭等眾多領域,為社會的發(fā)展做出了巨大的貢獻。但是由于WSN中的能量、通信帶寬等資源的限制,選擇最優(yōu)且最少的傳感器節(jié)點組合對目標進行跟蹤已成為研究熱點,因此無線傳感器網(wǎng)絡中傳感器節(jié)點的管理對于目標的跟蹤具有非常重要的意義。在目標的監(jiān)測與跟蹤過程中,若所有的節(jié)點都參與目標的監(jiān)測跟蹤,其跟蹤精度會很高但是節(jié)點的能量消耗也非常多,所以需要對傳感器節(jié)點進行選擇從而節(jié)省能量。本文利用條件后驗克拉美-羅下界作為傳感器選擇的判斷標準,實現(xiàn)傳感器節(jié)點的在線選擇,該管理準則能夠更準確的估計目標的運動,得出更加精確的跟蹤位置。在WSN中,一般采用窮舉算法對傳感器量測節(jié)點進行管理。但是在節(jié)點的選擇過程中,隨著系統(tǒng)中被選擇的節(jié)點個數(shù)的增加,其計算量也越大。針對這一問題,本文提出利用二進制粒子群算法對傳感器節(jié)點進行管理,該算法簡單易于理解,參數(shù)少,是通過迭代來尋找最優(yōu)的節(jié)點組合,在很大程度上減少了計算量。在粒子群算法中每一個粒子表示一種潛在的傳感器節(jié)點的組合,每個粒子的維數(shù)表示所有節(jié)點的個數(shù),算法中的適應度函數(shù)是條件后驗克拉美-羅下界,結果表明此算法具有很好的跟蹤性能。在利用二進制粒子群算法對傳感器節(jié)點進行管理時,目標函數(shù)只有一個。在實際的應用中通常需要解決的是多個目標同時優(yōu)化的問題,即目標的跟蹤過程中,選擇的傳感器節(jié)點需要在滿足跟蹤性能的同時其被選擇的節(jié)點的個數(shù)最少。本文提出利用多目標粒子群優(yōu)化算法來解決多目標優(yōu)化問題,同時優(yōu)化兩個目標函數(shù),一個是傳感器的管理準則條件后驗克拉美-羅下界,一個是傳感器節(jié)點的個數(shù)。最后仿真表明該算法的有效性。
【關鍵詞】：無線傳感器網(wǎng)絡 傳感器選擇 后驗克拉美-羅下界 粒子濾波器 粒子群算法 多目標優(yōu)化
【學位授予單位】：長安大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TP212.9;TN929.5
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第一章 緒論9-18
• 1.1 研究背景、目的及意義9-11
• 1.2 無線傳感器網(wǎng)絡中目標跟蹤的傳感器管理11-16
• 1.2.1 目標跟蹤中傳感器管理面臨的問題11-12
• 1.2.2 目標跟蹤中傳感器管理的研究現(xiàn)狀12-16
• 1.3 本論文的主要研究內容16-17
• 1.4 本論文的結構安排17-18
• 第二章 CPCRLB及粒子濾波器18-27
• 2.1 非線性動態(tài)系統(tǒng)下的CPCRLB18-21
• 2.2 粒子濾波器21-22
• 2.2.1 狀態(tài)空間模型21-22
• 2.2.2 基于粒子濾波的目標跟蹤22
• 2.3 目標的運動模型和傳感器節(jié)點的觀測模型22-24
• 2.4 基于目標信號強度的CPCRLB24-25
• 2.5 基于CPCRLB的傳感器選擇25
• 2.6 本章小結25-27
• 第三章 基于PSO的傳感器節(jié)點的管理27-39
• 3.1 粒子群優(yōu)化算法27-30
• 3.1.1 粒子群算法的思想27
• 3.1.2 粒子群算法的原理27-29
• 3.1.3 粒子群算法的流程29-30
• 3.2 二進制粒子群優(yōu)化算法30-35
• 3.2.1 BPSO在傳感器選擇的應用31-33
• 3.2.2 BPSO的位置初始化33-35
• 3.3 實驗仿真與分析35-38
• 3.4 本章小結38-39
• 第四章 基于MOPSO的傳感器節(jié)點的管理39-62
• 4.1 多目標優(yōu)化39-42
• 4.1.1 多目標優(yōu)化中的基本概念39-41
• 4.1.2 目標函數(shù)41-42
• 4.2 多目標粒子群優(yōu)化算法42-43
• 4.3 選擇最優(yōu)傳感器組合43-44
• 4.4 實驗仿真與分析44-61
• 4.5 本章小結61-62
• 總結與展望62-64
• 參考文獻64-68
• 攻讀學位期間取得的研究成果68-69
• 致謝69

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 楊小軍;馬祥;宋青松;邢科義;;基于條件后驗克拉美 羅下界的目標跟蹤傳感器管理[J];控制理論與應用;2013年05期

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本文編號：1056261