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论传感器无线传感器网络中能量高效目标跟踪算法

收藏本文 2024-02-26 点赞:6850 浏览:20583 作者:网友投稿原创标记本站原创

摘要:无线传感器网络(Wireless sensor networks, WSN)是传感器节点随机部署在空间区域内,通过无线多跳的方式传输监测数据,最终传送到用户终端的网络系统。近年来无线传感器网络运用越来越广泛,但是由于网络的能量受限,由此如何权衡运用设计要求和最大程度的节省能量成为探讨无线传感器网络的核心不足。论文首先介绍了基于分簇的无线传感器网络目标跟踪算法。为了达到能量高效利用的目的,基于分簇提出一种目标跟踪算法,该算法将目标的运动历程看作是高斯马尔可夫模型,根据目标历史轨迹,估计下一时刻目标的位置坐标信息和运动速度,然后基于估计结果优化选择分簇的簇头和簇成员,形成一个动态簇来实现目标跟踪。在前述探讨算法基础上,为了节省能源和均衡网络能效,提出了一种改善的基于能量高效的无线传感器网络分簇算法。该算法通过建立网络能量优化模型来计算最优簇头数,并结合节点向心度、无线通信模型和数据流守恒等约束条件组成非线性规划方程来选择簇头,形成动态簇。最后对本论文提出的两种算法进行了仿真验证。仿真结果表明,前者使目标的跟踪精度得到提升,基本上满足了实际运用要求;后者侧重于均衡网络能效,延长网络寿命,通过计算最优簇头数,加以划分小区域,进行簇内选举,与经典算法相比较达到了均衡网络能耗和延长寿命的效果。关键词:无线传感器网络论文分簇论文目标跟踪论文高斯马尔可夫历程论文能量优化模型论文

    摘要2-3

    ABSTRACT3-8

    第1章 绪论8-16

    1.1 课题探讨背景及作用8

    1.2 WSN 特点8-13

    1.2.1 WSN 网络和节点结构8-10

    1.2.2 WSN 特点10-11

    1.2.3 WSN 的运用领域11-12

    1.2.4 WSN 的能耗考虑12-13

    1.2.5 WSN 性能指标13

    1.3 WSN 目标跟踪概述13-14

    1.4 本论文的主要工作14

    1.5 本论文的结构安排14-16

    第2章 WSN 目标跟踪算法16-30

    2.1 WSN 目标跟踪算法关键技术16-21

    2.1.1 节点自组织和路由17-18

    2.1.2 目标出现的侦测18

    2.1.3 产生分簇18-19

    2.1.4 目标定位19-20

    2.1.5 目标轨迹估计和预测20-21

    2.2 WSN 目标跟踪需要考虑的不足21

    2.3 目标跟踪系统和算法分类21-27

    2.3.1 基于预测的目标跟踪算法22-24

    2.3.2 基于自适应目标跟踪算法24-26

    2.3.3 基于数据的目标跟踪算法26-27

    2.4 节能措施27-29

    2.4.1 传感器节点能耗浅析27

    2.4.2 减少监测节点27

    2.4.3 减少通信数据27-29

    2.5 本章小结29-30

    第3章 基于动态分簇的 WSN 目标跟踪算法30-44

    3.1 相关工作30-32

    3.2 不足描述32

    3.3 目标跟踪系统模型32-35

    3.3.1 网络模型33-34

    3.3.2 能耗模型34-35

    3.4 跟踪算法35-43

    3.4.1 基于高斯马尔可夫模型的位置预测35-37

    3.4.2 剩余能量预测策略37-38

    3.4.3 动态簇的构建38-42

    3.4.4 目标恢复机制42-43

    3.5 本章小结43-44

    第4章 基于网络能量优化模型的 WSN 分簇算法44-54

    4.1 相关工作44-46

    4.1.1 无线传感器网络模型45-46

    4.1.2 two-raygroud 通信能量模型46

    4.2 算法设计46-47

    4.3 簇的建立47-49

    4.4 簇头选取对策 CSEOM49-52

    4.4.1 通信模型约束49

    4.4.2 节点向心度约束49-51

    4.4.3 数据流约束51

    4.4.4 参数非负约束51-52

    4.5 算法联系与区别52-53

    4.6 本章小结53-54

    第5章 仿真结果及浅析54-66

    5.1 基于动态分簇的目标跟踪算法的仿真验证54-61

    5.1.1 参数与跟踪精度的联系55-56

    5.1.2 目标跟踪仿真56-59

    5.1.3 能量消耗仿真59-61

    5.1.4 目标恢复机制61

    5.2 基于网络能量优化模型的 WSN 分簇算法61-65

    5.2.1 网络存活周期比较62-63

    5.2.2 参数计算63-64

    5.2.3 负载平衡程度(Load Balancing Factor , LBF)64-65

    5.3 本章小结65-66

    第6章 结论66-68

    6.1 本论文主要工作66

    6.2 进一步的探讨内容66-68

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