無線傳感器網絡目標一致性的多主體仿真
發(fā)布時間：2023-01-11 04:34
目標一致性跟蹤無論在軍事領域還是民用領域都有著非常廣闊的應用前景。無線傳感器網絡和人工智能的蓬勃發(fā)展給目標一致性跟蹤提供了一種全新的思路。本文將無線傳感器網絡節(jié)點看作人工智能領域的主體,利用主體之間的協(xié)作關系,研究了多主體目標一致性跟蹤算法,并進行了軟硬件仿真。論文首先闡述了目標跟蹤算法和一致性控制算法的基本概念及原理,簡單介紹了幾種無線傳感器網絡數據融合算法,著重分析了卡爾曼濾波算法的過程,指出了其不適用于跟蹤強機動目標的原因。論文緊接著利用目標前后航向角度差的絕對值構造了一種自適應函數,并用該自適應函數修正卡爾曼濾波的預測值。為了驗證論文提出的改進算法的可行性,論文構建了 NetLogo和Matlab交互的仿真平臺,利用NetLogo便捷的主體管理能力和Matlab強大的計算能力進行多主體仿真,仿真結果顯示多個主體能夠完成對目標的一致性跟蹤。論文的硬件仿真部分設計了一款搭載STM32單片機和CC2420無線模塊的超聲波測距智能小車,三輛相同的智能小車組成一個多主體網絡,在信標節(jié)點的配合下,完成了對機動目標的一致性跟蹤,且具有較好的跟蹤精度。
【文章頁數】：67 頁
【學位級別】：碩士
【文章目錄】：
摘要
Abstract
1 緒論
1.1 無線傳感器網絡目標跟蹤
1.2 多主體一致性
1.3 國內外研究現狀
1.4 本文主要研究內容
1.5 論文結構安排
2 無線傳感器網絡目標一致性跟蹤原理
2.1 引言
2.2 一致性問題
2.2.1 一致性概述
2.2.2 帶領導者的多主體目標一致性分析
2.3 卡爾曼濾波算法
2.3.1 遞歸貝葉斯估計理論
2.3.2 卡爾曼濾波算法原理
2.3.3 卡爾曼濾波算法的NetLogo實現與仿真
2.4 本章小結
3 多主體目標一致性跟蹤算法改進
3.1 引言
3.2 改進卡爾曼濾波算法
3.2.1 自適應函數的構造
3.2.2 改進卡爾曼濾波算法原理
3.2.3 改進算法仿真實現
3.3 目標跟蹤數據融合算法
3.3.1 無線傳感器網絡的常用數據融合技術
3.3.2 目標跟蹤數據融合技術
3.4 仿真實驗
3.5 本章小結
4 多主體目標一致性跟蹤硬件設計與仿真
4.1 引言
4.2 智能小車硬件系統(tǒng)整體設計
4.2.1 智能小車整體設計
4.2.2 超聲波模塊功能設計
4.2.3 紅外避障模塊
4.2.4 電機驅動原理及設計
4.2.5 無線通信模塊選型及設計
4.3 信標節(jié)點和基站節(jié)點設計
4.4 硬件仿真及結果分析
4.4.1 實驗原理
4.4.2 實驗過程及結果分析
4.5 本章小結
5 工作總結與展望
5.1 工作總結
5.2 工作展望
致謝
參考文獻
附錄
【參考文獻】：
期刊論文
[1]面向無線傳感器網絡節(jié)點的臍橙采摘機器人定位研究[J]. 田磊,靳繼紅. 農機化研究. 2018(04)
[2]基于一致性的多UUV協(xié)同目標跟蹤算法[J]. 任建存,呂俊偉. 艦船電子工程. 2017(05)
[3]養(yǎng)老地產發(fā)展的多主體貝葉斯博弈研究[J]. 李思源,蘇義坤. 統(tǒng)計與決策. 2017(04)
[4]非參數不確定多智能體系統(tǒng)一致性誤差跟蹤學習控制[J]. 嚴求真,孫明軒,李鶴. 控制理論與應用. 2016(06)
[5]數字式超聲波測距儀設計[J]. 楊偉峰,高國偉,王蒙,國穩(wěn)穩(wěn),王煒,周海,姚朋朋. 傳感器世界. 2016(03)
[6]基于MAS和CA的多微電網孤島模式下無功電壓的控制[J]. 魯斌,劉雪艷. 電力自動化設備. 2016(03)
[7]神經計算融入多邊測量法的機器人定位方法研究[J]. 王瓊,侯男,孫輝,任偉建. 自動化技術與應用. 2016(02)
[8]自適應高階容積卡爾曼濾波在目標跟蹤中的應用[J]. 崔乃剛,張龍,王小剛,楊峰,盧寶剛. 航空學報. 2015(12)
[9]無線傳感器網絡在橋梁健康監(jiān)測中的應用[J]. 俞姝穎,吳小兵,陳貴海,戴海鵬,洪衛(wèi)星. 軟件學報. 2015(06)
[10]無線傳感器網絡自適應目標跟蹤節(jié)點調度算法[J]. 盧旭,程良倫,羅世亮. 通信學報. 2015(04)
博士論文
[1]多智能體網絡的一致性問題研究[D]. 紀良浩.重慶大學 2014
[2]多主體協(xié)作結構健康監(jiān)測系統(tǒng)的關鍵技術研究[D]. 趙霞.南京航空航天大學 2008
[3]機動目標跟蹤狀態(tài)估計與數據關聯技術的研究[D]. 孫福明.中國科學技術大學 2007
碩士論文
[1]多柔性機器臂系統(tǒng)一致性控制研究[D]. 李建.上海工程技術大學 2016
[2]組織文化與軍事技術創(chuàng)新[D]. 賈珍珍.國防科學技術大學 2013
[3]基于移動代理的無線傳感器網絡數據融合技術研究[D]. 張雯娟.浙江師范大學 2010
本文編號：3729420
【文章頁數】：67 頁
【學位級別】：碩士
【文章目錄】：
摘要
Abstract
1 緒論
1.1 無線傳感器網絡目標跟蹤
1.2 多主體一致性
1.3 國內外研究現狀
1.4 本文主要研究內容
1.5 論文結構安排
2 無線傳感器網絡目標一致性跟蹤原理
2.1 引言
2.2 一致性問題
2.2.1 一致性概述
2.2.2 帶領導者的多主體目標一致性分析
2.3 卡爾曼濾波算法
2.3.1 遞歸貝葉斯估計理論
2.3.2 卡爾曼濾波算法原理
2.3.3 卡爾曼濾波算法的NetLogo實現與仿真
2.4 本章小結
3 多主體目標一致性跟蹤算法改進
3.1 引言
3.2 改進卡爾曼濾波算法
3.2.1 自適應函數的構造
3.2.2 改進卡爾曼濾波算法原理
3.2.3 改進算法仿真實現
3.3 目標跟蹤數據融合算法
3.3.1 無線傳感器網絡的常用數據融合技術
3.3.2 目標跟蹤數據融合技術
3.4 仿真實驗
3.5 本章小結
4 多主體目標一致性跟蹤硬件設計與仿真
4.1 引言
4.2 智能小車硬件系統(tǒng)整體設計
4.2.1 智能小車整體設計
4.2.2 超聲波模塊功能設計
4.2.3 紅外避障模塊
4.2.4 電機驅動原理及設計
4.2.5 無線通信模塊選型及設計
4.3 信標節(jié)點和基站節(jié)點設計
4.4 硬件仿真及結果分析
4.4.1 實驗原理
4.4.2 實驗過程及結果分析
4.5 本章小結
5 工作總結與展望
5.1 工作總結
5.2 工作展望
致謝
參考文獻
附錄
【參考文獻】：
期刊論文
[1]面向無線傳感器網絡節(jié)點的臍橙采摘機器人定位研究[J]. 田磊,靳繼紅. 農機化研究. 2018(04)
[2]基于一致性的多UUV協(xié)同目標跟蹤算法[J]. 任建存,呂俊偉. 艦船電子工程. 2017(05)
[3]養(yǎng)老地產發(fā)展的多主體貝葉斯博弈研究[J]. 李思源,蘇義坤. 統(tǒng)計與決策. 2017(04)
[4]非參數不確定多智能體系統(tǒng)一致性誤差跟蹤學習控制[J]. 嚴求真,孫明軒,李鶴. 控制理論與應用. 2016(06)
[5]數字式超聲波測距儀設計[J]. 楊偉峰,高國偉,王蒙,國穩(wěn)穩(wěn),王煒,周海,姚朋朋. 傳感器世界. 2016(03)
[6]基于MAS和CA的多微電網孤島模式下無功電壓的控制[J]. 魯斌,劉雪艷. 電力自動化設備. 2016(03)
[7]神經計算融入多邊測量法的機器人定位方法研究[J]. 王瓊,侯男,孫輝,任偉建. 自動化技術與應用. 2016(02)
[8]自適應高階容積卡爾曼濾波在目標跟蹤中的應用[J]. 崔乃剛,張龍,王小剛,楊峰,盧寶剛. 航空學報. 2015(12)
[9]無線傳感器網絡在橋梁健康監(jiān)測中的應用[J]. 俞姝穎,吳小兵,陳貴海,戴海鵬,洪衛(wèi)星. 軟件學報. 2015(06)
[10]無線傳感器網絡自適應目標跟蹤節(jié)點調度算法[J]. 盧旭,程良倫,羅世亮. 通信學報. 2015(04)
博士論文
[1]多智能體網絡的一致性問題研究[D]. 紀良浩.重慶大學 2014
[2]多主體協(xié)作結構健康監(jiān)測系統(tǒng)的關鍵技術研究[D]. 趙霞.南京航空航天大學 2008
[3]機動目標跟蹤狀態(tài)估計與數據關聯技術的研究[D]. 孫福明.中國科學技術大學 2007
碩士論文
[1]多柔性機器臂系統(tǒng)一致性控制研究[D]. 李建.上海工程技術大學 2016
[2]組織文化與軍事技術創(chuàng)新[D]. 賈珍珍.國防科學技術大學 2013
[3]基于移動代理的無線傳感器網絡數據融合技術研究[D]. 張雯娟.浙江師范大學 2010
本文編號：3729420
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