專利名稱：一種基于混合簇的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)移動(dòng)目標(biāo)跟蹤方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種基于混合簇的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)移動(dòng)目標(biāo)跟蹤方法，屬于無線傳感
器網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
無線傳感器網(wǎng)絡(luò)由部署在監(jiān)測(cè)區(qū)域內(nèi)大量的傳感器節(jié)點(diǎn)組成，節(jié)點(diǎn)間通過無線通 信方式形成一個(gè)多跳自組織網(wǎng)絡(luò)，能夠協(xié)作的感知、采集和處理網(wǎng)絡(luò)覆蓋區(qū)域內(nèi)的感知對(duì) 象信息，并發(fā)送給感興趣用戶群組。移動(dòng)目標(biāo)跟蹤是無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的典型應(yīng)用之一，具有 廣泛的軍事應(yīng)用和民事應(yīng)用前景，如戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境監(jiān)測(cè)、物流安全管理、病人健康監(jiān)控及災(zāi)難緊 急救援等?；跓o線傳感器網(wǎng)絡(luò)的移動(dòng)目標(biāo)跟蹤問題面臨多個(gè)挑戰(zhàn)如何利用能力有限的 傳感器節(jié)點(diǎn)滿足高精度定位需求；如何合理調(diào)度傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)以降低目標(biāo)丟失率和延長(zhǎng) 網(wǎng)絡(luò)壽命。因此，需要設(shè)計(jì)一種能量有效的移動(dòng)目標(biāo)跟蹤方法以滿足用戶和系統(tǒng)需求。
目前已存在的典型基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的移動(dòng)目標(biāo)跟蹤方法包括DCTC， Dynamic Clustering, ADCT禾口DPT四禾中。DCTC方法(Dynamic convoytree—based collaboration)(參 見W. S. Zhang and G. H. Cao. DCTC :DynamicConvoy Tree-Based Collaboration for Target Tracking in Sensor Networks. IEEETransactions on Wireless Communications,3(5)， 1689-1701,2004.)采用基于樹的結(jié)構(gòu)收集節(jié)點(diǎn)檢測(cè)信息，目標(biāo)附近節(jié)點(diǎn)組成一棵護(hù)衛(wèi)樹， 根節(jié)點(diǎn)負(fù)責(zé)收集樹中節(jié)點(diǎn)檢測(cè)信息以估計(jì)和預(yù)測(cè)目標(biāo)位置，隨著目標(biāo)的移動(dòng)，護(hù)衛(wèi)樹基于 預(yù)測(cè)信息不斷的裁剪舊節(jié)點(diǎn)和添加新節(jié)點(diǎn)以節(jié)省網(wǎng)絡(luò)能耗。Dynamic Clustering方法(參 見W. P.族令頁導(dǎo)en and J. C. Hou and L Sha. Dynamic Clustering for AcousticTarget Tracking in Wireless Sensor Networks. IEEE Transactions on MobileComputing， 3(3) ，258-271,2004.)依賴于功能強(qiáng)大的節(jié)點(diǎn)(簇領(lǐng)導(dǎo))，當(dāng)簇領(lǐng)導(dǎo)檢測(cè)到的信息強(qiáng)度值 超過臨界值時(shí)，簇領(lǐng)導(dǎo)轉(zhuǎn)為活躍狀態(tài)，并喚醒目標(biāo)附近的節(jié)點(diǎn)組成一個(gè)動(dòng)態(tài)簇以實(shí)現(xiàn)節(jié)點(diǎn) 間信息協(xié)同；ADCT方法(Adaptive Dy謹(jǐn)icCluster-based Tracking)(參見W. C. Yang and Z. Fu and J. H. Kim and M. S.Park. An Adaptive Dynamic Cluster-Based Protocol for Target Tracking in WirelessSensor Networks. LNCS， 156-167， 2007.)沒有借助于 功能強(qiáng)大的異質(zhì)節(jié)點(diǎn)，任何節(jié)點(diǎn)都有可能成為簇領(lǐng)導(dǎo)；該方法包括兩個(gè)執(zhí)行階段簇領(lǐng)導(dǎo) 選舉階段和簇形成階段，距離目標(biāo)最近的節(jié)點(diǎn)通常被選為簇領(lǐng)導(dǎo)，簇領(lǐng)導(dǎo)喚醒周圍一跳鄰 居節(jié)點(diǎn)組成一個(gè)動(dòng)態(tài)簇，節(jié)點(diǎn)匯報(bào)信息給相應(yīng)簇領(lǐng)導(dǎo)，簇領(lǐng)導(dǎo)估計(jì)和預(yù)測(cè)目標(biāo)位置；隨著 目標(biāo)移動(dòng)，動(dòng)態(tài)簇不斷的形成和消失。與上面三種經(jīng)典方法不同，DPT方法(Distributed Predictive Tracking)(參見H.Yang and B.Sikdar. A Protocol forTracking Mobile Targets using Sensor Networks. Proc. of IEEE IWSNPA， 71-81， 2003.)則提出了基于靜態(tài) 簇的目標(biāo)跟蹤模式以提高移動(dòng)目標(biāo)跟蹤方法的可擴(kuò)展性和能量高效性，簇領(lǐng)導(dǎo)收集成員節(jié) 點(diǎn)檢測(cè)信息，估計(jì)和預(yù)測(cè)目標(biāo)位置，并提前通知預(yù)測(cè)位置所在簇的領(lǐng)導(dǎo)節(jié)點(diǎn)，新的簇領(lǐng)導(dǎo)在 目標(biāo)到達(dá)之前喚醒三個(gè)合適的節(jié)點(diǎn)來檢測(cè)目標(biāo)。 基于樹結(jié)構(gòu)的DCTC方法能夠最大程度的收集節(jié)點(diǎn)檢測(cè)信息，實(shí)現(xiàn)節(jié)點(diǎn)間有效協(xié)作，同時(shí)隨著目標(biāo)移動(dòng)動(dòng)態(tài)的修剪動(dòng)態(tài)樹有效地節(jié)省節(jié)點(diǎn)工作能耗；然而，動(dòng)態(tài)護(hù)衛(wèi)樹生成 和維護(hù)復(fù)雜，需要大量消耗節(jié)點(diǎn)能量。Dynamic Clustering和ADCT都屬于純動(dòng)態(tài)簇方法。 Dynamic Clustering依賴于功能強(qiáng)大節(jié)點(diǎn)組成的主干網(wǎng)，選擇合適節(jié)點(diǎn)組成動(dòng)態(tài)簇，并將 信息及時(shí)通過主干網(wǎng)發(fā)送給基站，能耗低，實(shí)時(shí)性強(qiáng)，然而此方法借助于功能強(qiáng)大的異質(zhì)節(jié) 點(diǎn)實(shí)現(xiàn)，一旦異質(zhì)節(jié)點(diǎn)失效，即發(fā)生目標(biāo)丟失現(xiàn)象；與此相反，ADCT方法的魯棒性高，但動(dòng) 態(tài)簇的生成和維護(hù)同時(shí)也會(huì)消耗大量能量。相對(duì)地，基于靜態(tài)簇結(jié)構(gòu)的DPT方法可擴(kuò)展性 高，無需生成和維護(hù)動(dòng)態(tài)樹，能耗低，然而靜態(tài)簇中固定的成員結(jié)構(gòu)不利于簇與簇之間節(jié)點(diǎn) 的實(shí)時(shí)協(xié)作，定位精度低，且在簇邊界處容易發(fā)生目標(biāo)丟失現(xiàn)象。由此可見，現(xiàn)有的移動(dòng)目 標(biāo)跟蹤方法只能在某一方面滿足用戶和系統(tǒng)的需求，沒有綜合考慮能量高效、節(jié)點(diǎn)協(xié)作和 實(shí)時(shí)傳輸三者之間的動(dòng)態(tài)平衡關(guān)系；此外，上述經(jīng)典方法均依賴于預(yù)測(cè)算法提前喚醒相應(yīng) 節(jié)點(diǎn)來檢測(cè)目標(biāo)，因此，預(yù)測(cè)算法的性能將極大影響定位和跟蹤效果，甚至導(dǎo)致目標(biāo)丟失現(xiàn) 象的發(fā)生。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種基于混合簇的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)移 動(dòng)目標(biāo)跟蹤方法。
基于混合簇的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)移動(dòng)目標(biāo)跟蹤方法包含如下步驟 1)傳感器網(wǎng)絡(luò)部署完成后，各節(jié)點(diǎn)通過廣播自身的ID和地理位置信息，將網(wǎng)絡(luò)劃
分為不交疊的靜態(tài)簇集合，每個(gè)靜態(tài)簇包含一個(gè)簇領(lǐng)導(dǎo)和多個(gè)成員節(jié)點(diǎn)，簇領(lǐng)導(dǎo)與成員節(jié)
點(diǎn)間通過一跳或多跳可達(dá)； 2)各靜態(tài)簇內(nèi)節(jié)點(diǎn)屬性劃分為兩類，邊界節(jié)點(diǎn)與非邊界節(jié)點(diǎn)，各節(jié)點(diǎn)根據(jù)靜態(tài)簇
空間劃分及鄰居節(jié)點(diǎn)空間位置信息判斷是否為邊界節(jié)點(diǎn)并辨識(shí)邊界區(qū)域； 3)無監(jiān)測(cè)任務(wù)要求情況下，節(jié)點(diǎn)處于休眠狀態(tài)以節(jié)省能耗，當(dāng)節(jié)點(diǎn)收到簇領(lǐng)導(dǎo)的
WAKEUP數(shù)據(jù)信號(hào)包后，節(jié)點(diǎn)迅速轉(zhuǎn)換為工作狀態(tài)履行目標(biāo)檢測(cè)職責(zé)，當(dāng)節(jié)點(diǎn)匯報(bào)檢測(cè)信息
時(shí)，采用基于檢測(cè)信息強(qiáng)度的方法為每個(gè)節(jié)點(diǎn)設(shè)置定時(shí)器延遲發(fā)送時(shí)間以避免數(shù)據(jù)發(fā)送沖
突； 4)目標(biāo)移向邊界節(jié)點(diǎn)并被邊界節(jié)點(diǎn)檢測(cè)到時(shí)，動(dòng)態(tài)簇隨即被觸發(fā)，動(dòng)態(tài)簇觸發(fā)形 成過程包括兩個(gè)執(zhí)行階段動(dòng)態(tài)簇的簇領(lǐng)導(dǎo)選取和動(dòng)態(tài)簇形成，動(dòng)態(tài)簇形成后，隨即識(shí)別動(dòng) 態(tài)簇內(nèi)邊界節(jié)點(diǎn)； 5)根據(jù)網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控執(zhí)行模式不同，提出三種簇間跟蹤任務(wù)實(shí)時(shí)移交方案靜態(tài)簇移 交動(dòng)態(tài)簇，動(dòng)態(tài)簇移交靜態(tài)簇和動(dòng)態(tài)簇移交動(dòng)態(tài)簇。 所述的各節(jié)點(diǎn)根據(jù)靜態(tài)簇空間劃分及鄰居節(jié)點(diǎn)空間位置信息判斷是否為邊界節(jié) 點(diǎn)步驟為一個(gè)節(jié)點(diǎn)是邊界節(jié)點(diǎn)當(dāng)且僅當(dāng)至少存在一個(gè)屬于任意其他簇的鄰居節(jié)點(diǎn)在其感 知檢測(cè)距離內(nèi)，具有如下邏輯表達(dá)式
R = /l存在至少一個(gè)節(jié)點(diǎn)j滿足||( —/」| S e tV(v,) & OZ(v,) - C7/(v》 其他 式中B,^te表示節(jié)點(diǎn)的邊界狀態(tài)，B,^te = 1代表節(jié)點(diǎn)為邊界節(jié)點(diǎn)，B,^te = 0代 表節(jié)點(diǎn)不是邊界節(jié)點(diǎn)；li， lj分別代表節(jié)點(diǎn)i， j的地理位置信息；rs代表所有節(jié)點(diǎn)統(tǒng)一的檢測(cè)距離；N(Vi)代表節(jié)點(diǎn)i的鄰居節(jié)點(diǎn)集；CH(Vi) ， CH(Vj)分別代表節(jié)點(diǎn)i， j的簇領(lǐng)導(dǎo)。
所述的根據(jù)靜態(tài)簇空間劃分及鄰居節(jié)點(diǎn)空間位置信息辨識(shí)邊界區(qū)域步驟為邊界區(qū)域是指至少被兩個(gè)不同靜態(tài)簇內(nèi)節(jié)點(diǎn)所覆蓋的區(qū)域； 所述的采用基于檢測(cè)信息強(qiáng)度的方法為每個(gè)節(jié)點(diǎn)設(shè)置定時(shí)器延遲發(fā)送時(shí)間以避免數(shù)據(jù)發(fā)送沖突步驟為定時(shí)器設(shè)置規(guī)則如下 其中BTi代表傳感器節(jié)點(diǎn)i要設(shè)置的定時(shí)器值；Wsh代表后退窗口大小^代表傳感器節(jié)點(diǎn)i的檢測(cè)信號(hào)強(qiáng)度值；rth代表傳感器節(jié)點(diǎn)判斷目標(biāo)出現(xiàn)與否的檢測(cè)信號(hào)強(qiáng)度臨界值；o i代表隨機(jī)時(shí)間間隔值；當(dāng)定時(shí)器終止時(shí)，節(jié)點(diǎn)發(fā)送實(shí)時(shí)檢測(cè)信息至簇領(lǐng)導(dǎo)，節(jié)點(diǎn)距離目標(biāo)越近，其檢測(cè)信號(hào)強(qiáng)度值越大，其等待發(fā)送時(shí)間越短。 所述的動(dòng)態(tài)簇的簇領(lǐng)導(dǎo)選取步驟為選取當(dāng)前時(shí)刻檢測(cè)到目標(biāo)的邊界節(jié)點(diǎn)中具有最大信號(hào)強(qiáng)度的節(jié)點(diǎn)作為動(dòng)態(tài)簇的簇領(lǐng)導(dǎo)，表示如下Zdc (" 1) = v,. = arg max鴨(,)|卜| 其中Ld。(t+l) : (t+1)時(shí)刻要觸發(fā)的動(dòng)態(tài)簇的簇領(lǐng)導(dǎo)；Vi代表節(jié)點(diǎn)i ;Bj (t):當(dāng)前t時(shí)刻檢測(cè)到目標(biāo)的邊界節(jié)點(diǎn)集。 所述的動(dòng)態(tài)簇形成步驟為動(dòng)態(tài)簇簇領(lǐng)導(dǎo)喚醒一跳范圍內(nèi)的鄰居節(jié)點(diǎn)組成新的動(dòng)態(tài)簇。 所述的識(shí)別動(dòng)態(tài)簇內(nèi)邊界節(jié)點(diǎn)步驟為一個(gè)動(dòng)態(tài)簇成員節(jié)點(diǎn)是動(dòng)態(tài)簇邊界節(jié)點(diǎn)當(dāng)且僅當(dāng)至少存在一個(gè)不屬于動(dòng)態(tài)簇的鄰居節(jié)點(diǎn)在其檢測(cè)距離之內(nèi)，表示如下 其中B,^^表示節(jié)點(diǎn)的邊界狀態(tài)，B,vstate = 1代表是節(jié)點(diǎn)為動(dòng)態(tài)簇邊界節(jié)點(diǎn)，B,vstate = 0代表節(jié)點(diǎn)不是動(dòng)態(tài)簇邊界節(jié)點(diǎn)；li， lj分別代表節(jié)點(diǎn)i， j的地理位置信息；N(Vi)代表節(jié)點(diǎn)i的鄰居節(jié)點(diǎn)集；DC分別代表動(dòng)態(tài)簇。 所述的靜態(tài)簇移交動(dòng)態(tài)簇步驟為靜態(tài)簇不會(huì)立刻移交跟蹤任務(wù)給動(dòng)態(tài)簇，而是動(dòng)態(tài)簇等待目標(biāo)確認(rèn)進(jìn)入邊界區(qū)域后，向靜態(tài)簇請(qǐng)求移交跟蹤任務(wù)。 所述的動(dòng)態(tài)簇移交靜態(tài)簇步驟為動(dòng)態(tài)簇確認(rèn)目標(biāo)不被任何靜態(tài)簇邊界節(jié)點(diǎn)檢測(cè)到時(shí)，主動(dòng)移交跟蹤任務(wù)到靜態(tài)簇。 所述的動(dòng)態(tài)簇移交動(dòng)態(tài)簇步驟為當(dāng)新的動(dòng)態(tài)簇被觸發(fā)形成后，當(dāng)前動(dòng)態(tài)簇立刻主動(dòng)移交跟蹤任務(wù)到新動(dòng)態(tài)簇。
隨著目標(biāo)的移動(dòng)，動(dòng)態(tài)簇不斷被觸發(fā)以配合靜態(tài)簇跟蹤移動(dòng)目標(biāo)。
本發(fā)明和現(xiàn)有技術(shù)相比，具有的有益效果是 1)將按需觸發(fā)的動(dòng)態(tài)簇思想融入靜態(tài)簇網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中，特別適用于大規(guī)模無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中移動(dòng)目標(biāo)的有效跟蹤； 2)基于靜態(tài)簇的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)極大提高網(wǎng)絡(luò)的可擴(kuò)展性、可管理性和數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶?shí)時(shí)性；
i存在至少一個(gè)節(jié)點(diǎn)/滿足||/,. -/」| s we &/g zx:o不滿足
3)提出動(dòng)態(tài)簇的概念，解決了在邊界處簇間節(jié)點(diǎn)無法協(xié)作的邊界問題； 4)提出簇內(nèi)邊界節(jié)點(diǎn)和邊界區(qū)域的概念以判斷目標(biāo)是否靠近簇間邊界，無需借助
于預(yù)測(cè)算法與網(wǎng)絡(luò)全局知識(shí)，避免預(yù)測(cè)誤差對(duì)跟蹤效果的不利影響，提高了目標(biāo)跟蹤效果
的穩(wěn)定性。 5)與以往技術(shù)相比，本發(fā)明的移動(dòng)目標(biāo)跟蹤方法有效地平衡了能量消耗和跟蹤精度，具體的說，在相同的約束下，本方法具有折中的能量消耗(如圖3所示)；本方法具有最大的目標(biāo)檢測(cè)覆蓋率(如圖4所示)沐方法具有最小的目標(biāo)丟失率(如圖5所示)；其中DCTC為動(dòng)態(tài)護(hù)衛(wèi)樹目標(biāo)跟蹤方法，ADCT為自適應(yīng)動(dòng)態(tài)簇目標(biāo)跟蹤方法，DPT為分布式預(yù)測(cè)目標(biāo)跟蹤方法，HCTT為本發(fā)明提出的基于混合簇的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)目標(biāo)跟蹤方法。


圖1為本發(fā)明動(dòng)態(tài)簇觸發(fā)、靜態(tài)簇移交跟蹤任務(wù)至動(dòng)態(tài)簇及動(dòng)態(tài)簇移交跟蹤任務(wù)至靜態(tài)簇示意圖； 圖2為本發(fā)明動(dòng)態(tài)簇觸發(fā)及動(dòng)態(tài)簇移交跟蹤任務(wù)至動(dòng)態(tài)簇示意 圖3為不同目標(biāo)跟蹤方法在不同預(yù)測(cè)誤差下的能耗比較；
圖4為不同目標(biāo)跟蹤方法在不同預(yù)測(cè)誤差下的監(jiān)測(cè)覆蓋率比較；
圖5為不同目標(biāo)跟蹤方法在不同預(yù)測(cè)誤差下的目標(biāo)丟失率比較；
圖6為一種基于混合簇的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)移動(dòng)目標(biāo)跟蹤方法示意圖。
具體實(shí)施例方式
基于混合簇的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)移動(dòng)目標(biāo)跟蹤方法包含如下步驟 1)傳感器網(wǎng)絡(luò)部署完成后，各節(jié)點(diǎn)通過廣播自身的ID和地理位置信息，將網(wǎng)絡(luò)劃
分為不交疊的靜態(tài)簇集合，每個(gè)靜態(tài)簇包含一個(gè)簇領(lǐng)導(dǎo)和多個(gè)成員節(jié)點(diǎn)，簇領(lǐng)導(dǎo)與成員節(jié)
點(diǎn)間通過一跳或多跳可達(dá)； 2)各靜態(tài)簇內(nèi)節(jié)點(diǎn)屬性劃分為兩類，邊界節(jié)點(diǎn)與非邊界節(jié)點(diǎn)，各節(jié)點(diǎn)根據(jù)靜態(tài)簇
空間劃分及鄰居節(jié)點(diǎn)空間位置信息判斷是否為邊界節(jié)點(diǎn)并辨識(shí)邊界區(qū)域； 3)無監(jiān)測(cè)任務(wù)要求情況下，節(jié)點(diǎn)處于休眠狀態(tài)以節(jié)省能耗，當(dāng)節(jié)點(diǎn)收到簇領(lǐng)導(dǎo)的
WAKEUP數(shù)據(jù)信號(hào)包后，節(jié)點(diǎn)迅速轉(zhuǎn)換為工作狀態(tài)履行目標(biāo)檢測(cè)職責(zé)，當(dāng)節(jié)點(diǎn)匯報(bào)檢測(cè)信息
時(shí)，采用基于檢測(cè)信息強(qiáng)度的方法為每個(gè)節(jié)點(diǎn)設(shè)置定時(shí)器延遲發(fā)送時(shí)間以避免數(shù)據(jù)發(fā)送沖
突； 4)目標(biāo)移向邊界節(jié)點(diǎn)并被邊界節(jié)點(diǎn)檢測(cè)到時(shí)，動(dòng)態(tài)簇隨即被觸發(fā)，動(dòng)態(tài)簇觸發(fā)形成過程包括兩個(gè)執(zhí)行階段動(dòng)態(tài)簇的簇領(lǐng)導(dǎo)選取和動(dòng)態(tài)簇形成，動(dòng)態(tài)簇形成后，隨即識(shí)別動(dòng)態(tài)簇內(nèi)邊界節(jié)點(diǎn)； 5)根據(jù)網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控執(zhí)行模式不同，提出三種簇間跟蹤任務(wù)實(shí)時(shí)移交方案靜態(tài)簇移交動(dòng)態(tài)簇，動(dòng)態(tài)簇移交靜態(tài)簇和動(dòng)態(tài)簇移交動(dòng)態(tài)簇。 所述的各節(jié)點(diǎn)根據(jù)靜態(tài)簇空間劃分及鄰居節(jié)點(diǎn)空間位置信息判斷是否為邊界節(jié)點(diǎn)步驟為一個(gè)節(jié)點(diǎn)是邊界節(jié)點(diǎn)當(dāng)且僅當(dāng)至少存在一個(gè)屬于任意其他簇的鄰居節(jié)點(diǎn)在其感知檢測(cè)距離內(nèi)，具有如下邏輯表達(dá)式
B -jr存在至少一個(gè)節(jié)點(diǎn)j滿足^,jeiv(v,)&a/(v,;^a/(v》'y —lo其他式中Bi.^te表示節(jié)點(diǎn)的邊界狀態(tài)，Bi.^te = 1代表節(jié)點(diǎn)為邊界節(jié)點(diǎn)，Bi. state = O代
表節(jié)點(diǎn)不是邊界節(jié)點(diǎn)；li， lj分別代表節(jié)點(diǎn)i， j的地理位置信息；rs代表所有節(jié)點(diǎn)統(tǒng)一的檢測(cè)距離；N(Vi)代表節(jié)點(diǎn)i的鄰居節(jié)點(diǎn)集；CH(Vi) ， CH(Vj)分別代表節(jié)點(diǎn)i， j的簇領(lǐng)導(dǎo)。
所述的根據(jù)靜態(tài)簇空間劃分及鄰居節(jié)點(diǎn)空間位置信息辨識(shí)邊界區(qū)域步驟為邊界區(qū)域是指至少被兩個(gè)不同靜態(tài)簇內(nèi)節(jié)點(diǎn)所覆蓋的區(qū)域； 所述的采用基于檢測(cè)信息強(qiáng)度的方法為每個(gè)節(jié)點(diǎn)設(shè)置定時(shí)器延遲發(fā)送時(shí)間以避免數(shù)據(jù)發(fā)送沖突步驟為定時(shí)器設(shè)置規(guī)則如下
s 其中BTi代表傳感器節(jié)點(diǎn)i要設(shè)置的定時(shí)器值；Wsize代表后退窗口大小^代表傳感器節(jié)點(diǎn)i的檢測(cè)信號(hào)強(qiáng)度值；rth代表傳感器節(jié)點(diǎn)判斷目標(biāo)出現(xiàn)與否的檢測(cè)信號(hào)強(qiáng)度臨界值；o i代表隨機(jī)時(shí)間間隔值；當(dāng)定時(shí)器終止時(shí)，節(jié)點(diǎn)發(fā)送實(shí)時(shí)檢測(cè)信息至簇領(lǐng)導(dǎo)，節(jié)點(diǎn)距離目標(biāo)越近，其檢測(cè)信號(hào)強(qiáng)度值越大，其等待發(fā)送時(shí)間越短。 所述的動(dòng)態(tài)簇的簇領(lǐng)導(dǎo)選取步驟為選取當(dāng)前時(shí)刻檢測(cè)到目標(biāo)的邊界節(jié)點(diǎn)中具有最大信號(hào)強(qiáng)度的節(jié)點(diǎn)作為動(dòng)態(tài)簇的簇領(lǐng)導(dǎo)，表示如下Zyc《+1) = = arg maxViSBy(0 |卜'| 其中Lde(t+l) : (t+1)時(shí)刻要觸發(fā)的動(dòng)態(tài)簇的簇領(lǐng)導(dǎo)；Vi代表節(jié)點(diǎn)i ;Bj (t):當(dāng)前t時(shí)刻檢測(cè)到目標(biāo)的邊界節(jié)點(diǎn)集。 所述的動(dòng)態(tài)簇形成步驟為動(dòng)態(tài)簇簇領(lǐng)導(dǎo)喚醒一跳范圍內(nèi)的鄰居節(jié)點(diǎn)組成新的動(dòng)態(tài)簇。
所述的識(shí)別動(dòng)態(tài)簇內(nèi)邊界節(jié)點(diǎn)步驟為一個(gè)動(dòng)態(tài)簇成員節(jié)點(diǎn)是動(dòng)態(tài)簇邊界節(jié)點(diǎn)當(dāng)
且僅當(dāng)至少存在一個(gè)不屬于動(dòng)態(tài)簇的鄰居節(jié)點(diǎn)在其檢測(cè)距離之內(nèi)，表示如下
5 =<[l存在至少一個(gè)節(jié)點(diǎn)/滿足||(-/』^We&_/gDC
'w — jo不滿足 其中B,^^表示節(jié)點(diǎn)的邊界狀態(tài)，B,vstate = 1代表是節(jié)點(diǎn)為動(dòng)態(tài)簇邊界節(jié)點(diǎn)，B,vstate = 0代表節(jié)點(diǎn)不是動(dòng)態(tài)簇邊界節(jié)點(diǎn)；li， lj分別代表節(jié)點(diǎn)i， j的地理位置信息；N(Vi)代表節(jié)點(diǎn)i的鄰居節(jié)點(diǎn)集；DC分別代表動(dòng)態(tài)簇。 所述的靜態(tài)簇移交動(dòng)態(tài)簇步驟為靜態(tài)簇不會(huì)立刻移交跟蹤任務(wù)給動(dòng)態(tài)簇，而是動(dòng)態(tài)簇等待目標(biāo)確認(rèn)進(jìn)入邊界區(qū)域后，向靜態(tài)簇請(qǐng)求移交跟蹤任務(wù)。 所述的動(dòng)態(tài)簇移交靜態(tài)簇步驟為動(dòng)態(tài)簇確認(rèn)目標(biāo)不被任何靜態(tài)簇邊界節(jié)點(diǎn)檢測(cè)到時(shí)，主動(dòng)移交跟蹤任務(wù)到靜態(tài)簇。
所述的動(dòng)態(tài)簇移交動(dòng)態(tài)簇步驟為當(dāng)新的動(dòng)態(tài)簇被觸發(fā)形成后，當(dāng)前動(dòng)態(tài)簇立刻
主動(dòng)移交跟蹤任務(wù)到新動(dòng)態(tài)簇。
實(shí)施例 現(xiàn)結(jié)合附圖1、2和6說明本發(fā)明的具體實(shí)施例為
8
1)將傳感器網(wǎng)絡(luò)劃分為不交疊的靜態(tài)簇集合步驟為 當(dāng)傳感器網(wǎng)絡(luò)部署在監(jiān)測(cè)區(qū)域后，通過每個(gè)節(jié)點(diǎn)廣播自身的ID和地理位置信息，將部署在感興趣區(qū)域的傳感器網(wǎng)絡(luò)劃分為多個(gè)不交疊的靜態(tài)簇集合，每個(gè)靜態(tài)簇包含一個(gè)簇領(lǐng)導(dǎo)和多個(gè)成員節(jié)點(diǎn)，簇領(lǐng)導(dǎo)與成員節(jié)點(diǎn)間通過一跳或多跳可達(dá)。 通常情況下，簇領(lǐng)導(dǎo)能量消耗大于成員節(jié)點(diǎn)的能量消耗，為平衡節(jié)點(diǎn)間能耗，增強(qiáng)系統(tǒng)魯棒性，節(jié)點(diǎn)必須輪換擔(dān)任簇頭，因此，網(wǎng)絡(luò)每過一段周期需要進(jìn)行重新分簇。
2)根據(jù)靜態(tài)簇空間劃分及鄰居節(jié)點(diǎn)空間位置信息判斷是否為邊界節(jié)點(diǎn)并辨識(shí)邊界區(qū)域步驟為 靜態(tài)簇邊界節(jié)點(diǎn)定義為一個(gè)節(jié)點(diǎn)是邊界節(jié)點(diǎn)當(dāng)且僅當(dāng)至少存在一個(gè)屬于任意其
他簇的鄰居節(jié)點(diǎn)在其檢測(cè)距離之內(nèi)，具有如下表達(dá)式
fi = |l存在至少一個(gè)節(jié)點(diǎn)j滿足|/, -/』^ e TV(v,) & C//(V,) # Ci/(力)- jo其他 式中B,^te表示節(jié)點(diǎn)的邊界狀態(tài)，B,^te = 1代表節(jié)點(diǎn)為邊界節(jié)點(diǎn)，B,^te = 0代表節(jié)點(diǎn)不是邊界節(jié)點(diǎn)；li， lj分別代表節(jié)點(diǎn)i， j的地理位置信息；rs代表所有節(jié)點(diǎn)統(tǒng)一的檢測(cè)距離；N(Vi)代表節(jié)點(diǎn)i的鄰居節(jié)點(diǎn)集；CH(Vi) ， CH(Vj)分別代表節(jié)點(diǎn)i， j的簇領(lǐng)導(dǎo)。
網(wǎng)絡(luò)內(nèi)每個(gè)節(jié)點(diǎn)依據(jù)邊界節(jié)點(diǎn)定義，判斷自身是否為邊界節(jié)點(diǎn)，若為邊界節(jié)點(diǎn)，設(shè)置狀態(tài)B,st^ = 1，否則，設(shè)置狀態(tài)B,st^ = 0。 邊界區(qū)域是指至少被兩個(gè)不同靜態(tài)簇內(nèi)節(jié)點(diǎn)所覆蓋的區(qū)域
1)節(jié)點(diǎn)檢測(cè)和信息匯報(bào)過程的具體步驟為 A.當(dāng)目標(biāo)進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)后，目標(biāo)附近的工作節(jié)點(diǎn)能夠檢測(cè)到目標(biāo)并匯報(bào)檢測(cè)信號(hào)強(qiáng)度
A到簇領(lǐng)導(dǎo)，簇領(lǐng)導(dǎo)判斷得出目標(biāo)在自己簇內(nèi)，并喚醒簇內(nèi)所有節(jié)點(diǎn)以檢測(cè)目標(biāo)。 B.同一時(shí)刻，可能有多個(gè)節(jié)點(diǎn)同時(shí)檢測(cè)到目標(biāo)，并需要將信息匯報(bào)給簇領(lǐng)導(dǎo)。為避
免數(shù)據(jù)沖突，每個(gè)檢測(cè)到目標(biāo)的節(jié)點(diǎn)依據(jù)檢測(cè)信號(hào)強(qiáng)度自身設(shè)置一個(gè)定時(shí)器，直到定時(shí)器
終止時(shí)，節(jié)點(diǎn)發(fā)送檢測(cè)信息給簇領(lǐng)導(dǎo)。
定時(shí)器設(shè)置規(guī)則如下 其中BTi代表傳感器節(jié)點(diǎn)i要設(shè)置的定時(shí)器值；Wsh代表后退窗口大小^代表傳感器節(jié)點(diǎn)i檢測(cè)到的信號(hào)強(qiáng)度值；rth代表傳感器節(jié)點(diǎn)判斷目標(biāo)出現(xiàn)與否的信號(hào)強(qiáng)度臨界值；o i代表隨機(jī)時(shí)間間隔值，以規(guī)避信號(hào)檢測(cè)強(qiáng)度相同的任意兩節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)發(fā)送沖突。
基于此定時(shí)器規(guī)則的設(shè)置，檢測(cè)信號(hào)強(qiáng)度越大的節(jié)點(diǎn)(通常為信息質(zhì)量熵值越大)匯報(bào)時(shí)間越早，不僅避免數(shù)據(jù)沖突，同時(shí)使得獲取信息更有價(jià)值。 A.簇領(lǐng)導(dǎo)接收到節(jié)點(diǎn)檢測(cè)數(shù)據(jù)后，采用質(zhì)心定位、最大似然估計(jì)等定位算法估計(jì)目標(biāo)位置(xest， yest)。 2)動(dòng)態(tài)簇觸發(fā)過程及邊界節(jié)點(diǎn)辨識(shí)的步驟為 A.隨著目標(biāo)移動(dòng)，檢測(cè)到目標(biāo)的節(jié)點(diǎn)不斷匯報(bào)檢測(cè)信息給簇領(lǐng)導(dǎo)。當(dāng)簇領(lǐng)導(dǎo)收到邊界節(jié)點(diǎn)檢測(cè)信息時(shí)，簇領(lǐng)導(dǎo)判斷得出目標(biāo)正在靠近并可能進(jìn)入邊界區(qū)域，需觸發(fā)動(dòng)態(tài)簇過程。簇領(lǐng)導(dǎo)首先選擇當(dāng)前時(shí)刻檢測(cè)到目標(biāo)的邊界節(jié)點(diǎn)中具有最大信號(hào)強(qiáng)度的節(jié)點(diǎn)作為動(dòng)態(tài)簇的簇領(lǐng)導(dǎo)，并發(fā)送DCLEADER數(shù)據(jù)信息包給該節(jié)點(diǎn)。
動(dòng)態(tài)簇簇領(lǐng)導(dǎo)選取規(guī)則表示如下
<formula>formula see original document page 10</formula>
其中Ld。(t+l) : (t+1)時(shí)刻要觸發(fā)的動(dòng)態(tài)簇的簇領(lǐng)導(dǎo)；Vi代表節(jié)點(diǎn)i ;Bj (t):當(dāng)前t時(shí)刻檢測(cè)到目標(biāo)的邊界節(jié)點(diǎn)集。 B.該節(jié)點(diǎn)接收到DCLEADER信息后，設(shè)置自身狀態(tài)為簇領(lǐng)導(dǎo)，并廣播RECRUIT信息包。每個(gè)收到RECRUIT信息包的節(jié)點(diǎn)回復(fù)CONFIRM信息包給簇領(lǐng)導(dǎo)，并建立一個(gè)新的節(jié)點(diǎn)狀態(tài)表，保存動(dòng)態(tài)簇信息。簇領(lǐng)導(dǎo)收到節(jié)點(diǎn)的CONFIRM信息包后，儲(chǔ)存成員節(jié)點(diǎn)的狀態(tài)信息，動(dòng)態(tài)簇形成。 C.動(dòng)態(tài)簇形成后，每個(gè)動(dòng)態(tài)簇成員節(jié)點(diǎn)判斷自身是否為動(dòng)態(tài)簇邊界節(jié)點(diǎn)。動(dòng)態(tài)簇邊界節(jié)點(diǎn)定義為一個(gè)動(dòng)態(tài)簇成員節(jié)點(diǎn)是動(dòng)態(tài)簇邊界節(jié)點(diǎn)當(dāng)且僅當(dāng)至少存在一個(gè)不屬于動(dòng)態(tài)簇的鄰居節(jié)點(diǎn)在其檢測(cè)距離之內(nèi)，具有如下邏輯表達(dá)式
<formula>formula see original document page 10</formula> 其中B,^^表示節(jié)點(diǎn)的邊界狀態(tài)，B,vstate = 1代表是節(jié)點(diǎn)為動(dòng)態(tài)簇邊界節(jié)點(diǎn)，B,vstate = 0代表節(jié)點(diǎn)不是動(dòng)態(tài)簇邊界節(jié)點(diǎn)；li， lj分別代表節(jié)點(diǎn)i， j的地理位置信息；N(Vi)代表節(jié)點(diǎn)i的鄰居節(jié)點(diǎn)集；DC代表動(dòng)態(tài)簇。 D.動(dòng)態(tài)簇成員節(jié)點(diǎn)依據(jù)邊界節(jié)點(diǎn)定義，判斷自身是否為邊界節(jié)點(diǎn)，如果為邊界節(jié)點(diǎn)，設(shè)置狀態(tài)Bi.w^ = 1，否則，設(shè)置狀態(tài)B^t^ = 0。
3)簇間跟蹤任務(wù)移交步驟為 結(jié)合圖1和圖2來介紹簇間跟蹤任務(wù)的三種移交情況。
A.靜態(tài)簇移交跟蹤任務(wù)到動(dòng)態(tài)簇的具體步驟如下 a.如圖1所示，當(dāng)前工作簇為靜態(tài)簇A，當(dāng)目標(biāo)由點(diǎn)a運(yùn)動(dòng)到點(diǎn)b時(shí)，邊界節(jié)點(diǎn)檢測(cè)到目標(biāo)，動(dòng)態(tài)簇Dl被觸發(fā)形成。此時(shí)，靜態(tài)簇沒有立刻移交跟蹤任務(wù)給動(dòng)態(tài)簇，而是等待目標(biāo)確認(rèn)進(jìn)入邊界區(qū)域時(shí)才移交。當(dāng)D1的簇領(lǐng)導(dǎo)收到節(jié)點(diǎn)匯報(bào)信息時(shí)，目標(biāo)確認(rèn)進(jìn)入邊界區(qū)域。 b.簇領(lǐng)導(dǎo)(Dl)向靜態(tài)簇的簇領(lǐng)導(dǎo)(A)發(fā)送REQUEST包請(qǐng)求任務(wù)移交，在收到REQUEST包后，簇領(lǐng)導(dǎo)(A)發(fā)送AGREE信息包同意領(lǐng)導(dǎo)移交，并發(fā)送歷史目標(biāo)估計(jì)值給簇領(lǐng)導(dǎo)(Dl); c.收到AGREE包后，簇領(lǐng)導(dǎo)(Dl)首先廣播WAKEUP包喚醒本簇成員節(jié)點(diǎn)，然后回復(fù)SUCCESS包給簇領(lǐng)導(dǎo)(A); d.收到SUCCESS包后，簇領(lǐng)導(dǎo)(A)廣播DISMISS包，任何不同時(shí)屬于動(dòng)態(tài)簇Dl的靜態(tài)簇A的成員節(jié)點(diǎn)收到DISMISS包后進(jìn)入休眠狀態(tài)節(jié)省能耗。
B.動(dòng)態(tài)簇移交跟蹤任務(wù)到靜態(tài)簇的具體步驟如下 a.如圖1所示，當(dāng)前工作簇為動(dòng)態(tài)簇D1，當(dāng)目標(biāo)由點(diǎn)c運(yùn)動(dòng)到點(diǎn)d時(shí)，如果沒有任
何一個(gè)靜態(tài)簇邊界節(jié)點(diǎn)匯報(bào)檢測(cè)信息，觸發(fā)動(dòng)態(tài)簇移交跟蹤任務(wù)給靜態(tài)簇。 b.簇領(lǐng)導(dǎo)(Dl)向靜態(tài)簇的簇領(lǐng)導(dǎo)(D)發(fā)送HANDOFF信息包通知，并發(fā)送歷史目標(biāo)
估計(jì)值給簇領(lǐng)導(dǎo)(D);
c.收到HANDOFF信息包后，簇領(lǐng)導(dǎo)(D)首先廣播WAKEUP包喚醒本簇成員節(jié)點(diǎn)，然 后回復(fù)SUCCESS包給簇領(lǐng)導(dǎo)(Dl); d.收到SUCCESS包后，簇領(lǐng)導(dǎo)(Dl)廣播DISMISS包，任何收到DISMISS包的節(jié)點(diǎn)
刪除動(dòng)態(tài)簇信息列表退出動(dòng)態(tài)簇。 C.動(dòng)態(tài)簇移交跟蹤任務(wù)到動(dòng)態(tài)簇 a.如圖2所示，當(dāng)前簇為動(dòng)態(tài)簇D2，當(dāng)目標(biāo)由點(diǎn)b經(jīng)點(diǎn)c進(jìn)入靜態(tài)簇D時(shí)，D2不 能移交跟蹤任務(wù)給靜態(tài)簇，當(dāng)動(dòng)態(tài)簇邊界節(jié)點(diǎn)檢測(cè)到目標(biāo)時(shí)，動(dòng)態(tài)簇D3被觸發(fā)形成。簇領(lǐng) 導(dǎo)(D2)向簇領(lǐng)導(dǎo)(D3)發(fā)送HANDOFF信息包通知，并發(fā)送歷史目標(biāo)估計(jì)值給簇領(lǐng)導(dǎo)(D3);
b.收到HANDOFF信息包后，簇領(lǐng)導(dǎo)(D3)首先廣播WAKEUP包喚醒本簇成員節(jié)點(diǎn)，然 后回復(fù)SUCCESS包給簇領(lǐng)導(dǎo)(D2); 收到SUCCESS包后，簇領(lǐng)導(dǎo)(D2)廣播DISMISS包，任何收到DISMISS包的節(jié)點(diǎn)刪 除動(dòng)態(tài)簇信息列表退出動(dòng)態(tài)簇D2。 上述具體實(shí)施例用來解釋本發(fā)明，而不是對(duì)本發(fā)明進(jìn)行限制，在本發(fā)明的精神和 權(quán)力要求的保護(hù)范圍內(nèi)，對(duì)不發(fā)明做出的任何修改和改變，都落入本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
一種基于混合簇的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)移動(dòng)目標(biāo)跟蹤方法，其特征在于包含如下步驟1)傳感器網(wǎng)絡(luò)部署完成后，各節(jié)點(diǎn)通過廣播自身的ID和地理位置信息，將網(wǎng)絡(luò)劃分為不交疊的靜態(tài)簇集合，每個(gè)靜態(tài)簇包含一個(gè)簇領(lǐng)導(dǎo)和多個(gè)成員節(jié)點(diǎn)，簇領(lǐng)導(dǎo)與成員節(jié)點(diǎn)間通過一跳或多跳可達(dá)；2)各靜態(tài)簇內(nèi)節(jié)點(diǎn)屬性劃分為兩類，邊界節(jié)點(diǎn)與非邊界節(jié)點(diǎn)，各節(jié)點(diǎn)根據(jù)靜態(tài)簇空間劃分及鄰居節(jié)點(diǎn)空間位置信息判斷是否為邊界節(jié)點(diǎn)并辨識(shí)邊界區(qū)域；3)無監(jiān)測(cè)任務(wù)要求情況下，節(jié)點(diǎn)處于休眠狀態(tài)以節(jié)省能耗，當(dāng)節(jié)點(diǎn)收到簇領(lǐng)導(dǎo)的WAKEUP數(shù)據(jù)信號(hào)包后，節(jié)點(diǎn)迅速轉(zhuǎn)換為工作狀態(tài)履行目標(biāo)檢測(cè)職責(zé)，當(dāng)節(jié)點(diǎn)匯報(bào)檢測(cè)信息時(shí)，采用基于檢測(cè)信息強(qiáng)度的方法為每個(gè)節(jié)點(diǎn)設(shè)置定時(shí)器延遲發(fā)送時(shí)間以避免數(shù)據(jù)發(fā)送沖突；4)目標(biāo)移向邊界節(jié)點(diǎn)并被邊界節(jié)點(diǎn)檢測(cè)到時(shí)，動(dòng)態(tài)簇隨即被觸發(fā)，動(dòng)態(tài)簇觸發(fā)形成過程包括兩個(gè)執(zhí)行階段動(dòng)態(tài)簇的簇領(lǐng)導(dǎo)選取和動(dòng)態(tài)簇形成，動(dòng)態(tài)簇形成后，隨即識(shí)別動(dòng)態(tài)簇內(nèi)邊界節(jié)點(diǎn)；5)根據(jù)網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控執(zhí)行模式不同，提出三種簇間跟蹤任務(wù)實(shí)時(shí)移交方案靜態(tài)簇移交動(dòng)態(tài)簇，動(dòng)態(tài)簇移交靜態(tài)簇和動(dòng)態(tài)簇移交動(dòng)態(tài)簇。
2. 如權(quán)利要求1所述的一種基于混合簇的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)移動(dòng)目標(biāo)跟蹤方法，其特征 在于所述的各節(jié)點(diǎn)根據(jù)靜態(tài)簇空間劃分及鄰居節(jié)點(diǎn)空間位置信息判斷是否為邊界節(jié)點(diǎn)步 驟為一個(gè)節(jié)點(diǎn)是邊界節(jié)點(diǎn)當(dāng)且僅當(dāng)至少存在一個(gè)屬于任意其他簇的鄰居節(jié)點(diǎn)在其感知檢 測(cè)距離內(nèi)，具有如下邏輯表達(dá)式<formula>formula see original document page 2</formula>式中B,^e表示節(jié)點(diǎn)的邊界狀態(tài)，B,^t, 1代表節(jié)點(diǎn)為邊界節(jié)點(diǎn)，B,^,0代表節(jié) 點(diǎn)不是邊界節(jié)點(diǎn)；li， lj分別代表節(jié)點(diǎn)i， j的地理位置信息；rs代表所有節(jié)點(diǎn)統(tǒng)一的檢測(cè)距 離；N(Vi)代表節(jié)點(diǎn)i的鄰居節(jié)點(diǎn)集；CH(Vi) ， CH(Vj)分別代表節(jié)點(diǎn)i， j的簇領(lǐng)導(dǎo)。
3. 如權(quán)利要求1所述的一種基于混合簇的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)移動(dòng)目標(biāo)跟蹤方法，其特征 在于所述的根據(jù)靜態(tài)簇空間劃分及鄰居節(jié)點(diǎn)空間位置信息辨識(shí)邊界區(qū)域步驟為邊界區(qū) 域是指至少被兩個(gè)不同靜態(tài)簇內(nèi)節(jié)點(diǎn)所覆蓋的區(qū)域；
4. 如權(quán)利要求1所述的一種基于混合簇的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)移動(dòng)目標(biāo)跟蹤方法，其特征 在于所述的采用基于檢測(cè)信息強(qiáng)度的方法為每個(gè)節(jié)點(diǎn)設(shè)置定時(shí)器延遲發(fā)送時(shí)間以避免數(shù) 據(jù)發(fā)送沖突步驟為定時(shí)器設(shè)置規(guī)則如下V巧其中BTi代表傳感器節(jié)點(diǎn)i要設(shè)置的定時(shí)器值；Wsh代表后退窗口大小；ri代表傳感 器節(jié)點(diǎn)i的檢測(cè)信號(hào)強(qiáng)度值；rth代表傳感器節(jié)點(diǎn)判斷目標(biāo)出現(xiàn)與否的檢測(cè)信號(hào)強(qiáng)度臨界 值；o i代表隨機(jī)時(shí)間間隔值；當(dāng)定時(shí)器終止時(shí)，節(jié)點(diǎn)發(fā)送實(shí)時(shí)檢測(cè)信息至簇領(lǐng)導(dǎo)，節(jié)點(diǎn)距離 目標(biāo)越近，其檢測(cè)信號(hào)強(qiáng)度值越大，其等待發(fā)送時(shí)間越短。
5. 如權(quán)利要求1所述的一種基于混合簇的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)移動(dòng)目標(biāo)跟蹤方法，其特征 在于所述的動(dòng)態(tài)簇的簇領(lǐng)導(dǎo)選取步驟為選取當(dāng)前時(shí)刻檢測(cè)到目標(biāo)的邊界節(jié)點(diǎn)中具有最大信號(hào)強(qiáng)度的節(jié)點(diǎn)作為動(dòng)態(tài)簇的簇領(lǐng)導(dǎo)，表示如下<formula>formula see original document page 3</formula>其中Ld。(t+l) :(t+l)時(shí)刻要觸發(fā)的動(dòng)態(tài)簇的簇領(lǐng)導(dǎo)；、代表節(jié)點(diǎn)i ;Bj (t):當(dāng)前t時(shí) 刻檢測(cè)到目標(biāo)的邊界節(jié)點(diǎn)集。
6. 如權(quán)利要求1所述的一種基于混合簇的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)移動(dòng)目標(biāo)跟蹤方法，其特征 在于所述的動(dòng)態(tài)簇形成步驟為動(dòng)態(tài)簇簇領(lǐng)導(dǎo)喚醒一跳范圍內(nèi)的鄰居節(jié)點(diǎn)組成新的動(dòng)態(tài)簇。
7. 如權(quán)利要求1所述的一種基于混合簇的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)移動(dòng)目標(biāo)跟蹤方法，其特征 在于所述的識(shí)別動(dòng)態(tài)簇內(nèi)邊界節(jié)點(diǎn)步驟為一個(gè)動(dòng)態(tài)簇成員節(jié)點(diǎn)是動(dòng)態(tài)簇邊界節(jié)點(diǎn)當(dāng)且 僅當(dāng)至少存在一個(gè)不屬于動(dòng)態(tài)簇的鄰居節(jié)點(diǎn)在其檢測(cè)距離之內(nèi)，表示如下<formula>formula see original document page 3</formula>其中B,vstate表示節(jié)點(diǎn)的邊界狀態(tài)，B,^^ = 1代表是節(jié)點(diǎn)為動(dòng)態(tài)簇邊界節(jié)點(diǎn)，B,^^=0代表節(jié)點(diǎn)不是動(dòng)態(tài)簇邊界節(jié)點(diǎn)；li， lj分別代表節(jié)點(diǎn)i， j的地理位置信息；N(Vi)代表 節(jié)點(diǎn)i的鄰居節(jié)點(diǎn)集；DC分別代表動(dòng)態(tài)簇。
8. 如權(quán)利要求1所述的一種基于混合簇的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)移動(dòng)目標(biāo)跟蹤方法，其特征 在于所述的靜態(tài)簇移交動(dòng)態(tài)簇步驟為靜態(tài)簇不會(huì)立刻移交跟蹤任務(wù)給動(dòng)態(tài)簇，而是動(dòng) 態(tài)簇等待目標(biāo)確認(rèn)進(jìn)入邊界區(qū)域后，向靜態(tài)簇請(qǐng)求移交跟蹤任務(wù)。
9. 如權(quán)利要求1所述的一種基于混合簇的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)移動(dòng)目標(biāo)跟蹤方法，其特征 在于所述的動(dòng)態(tài)簇移交靜態(tài)簇步驟為動(dòng)態(tài)簇確認(rèn)目標(biāo)不被任何靜態(tài)簇邊界節(jié)點(diǎn)檢測(cè)到 時(shí)，主動(dòng)移交跟蹤任務(wù)到靜態(tài)簇。
10. 如權(quán)利要求1所述的一種基于混合簇的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)移動(dòng)目標(biāo)跟蹤方法，其特 征在于所述的動(dòng)態(tài)簇移交動(dòng)態(tài)簇步驟為當(dāng)新的動(dòng)態(tài)簇被觸發(fā)形成后，當(dāng)前動(dòng)態(tài)簇立刻 主動(dòng)移交跟蹤任務(wù)到新動(dòng)態(tài)簇。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于混合簇的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)移動(dòng)目標(biāo)跟蹤方法。傳感器網(wǎng)絡(luò)劃分為不交疊的靜態(tài)簇集合，依據(jù)節(jié)點(diǎn)間相對(duì)位置判斷各靜態(tài)簇的邊界節(jié)點(diǎn)及邊界區(qū)域；當(dāng)目標(biāo)進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)并不被任何邊界節(jié)點(diǎn)檢測(cè)到時(shí)，靜態(tài)簇負(fù)責(zé)移動(dòng)目標(biāo)跟蹤；當(dāng)目標(biāo)移向邊界區(qū)域并被邊界節(jié)點(diǎn)檢測(cè)到時(shí)，實(shí)時(shí)觸發(fā)一個(gè)新的動(dòng)態(tài)簇來管理目標(biāo)的準(zhǔn)確定位與動(dòng)態(tài)跟蹤，隨著目標(biāo)移動(dòng)，新的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)簇將被不斷觸發(fā)并配合靜態(tài)簇實(shí)現(xiàn)移動(dòng)目標(biāo)動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)控。與傳統(tǒng)移動(dòng)目標(biāo)跟蹤方法不同，本發(fā)明提出基于邊界節(jié)點(diǎn)檢測(cè)方式，將按需觸發(fā)的強(qiáng)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)簇融入靜態(tài)簇網(wǎng)絡(luò)中構(gòu)成混合簇結(jié)構(gòu)，有效解決了靜態(tài)簇網(wǎng)絡(luò)中目標(biāo)跟蹤邊界問題，具有目標(biāo)丟失率低，能量消耗低，可擴(kuò)展性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)H04W24/00GK101765095SQ20091015505
公開日2010年6月30日 申請(qǐng)日期2009年12月14日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月14日
發(fā)明者孫喜策, 王志波 申請(qǐng)人:浙江大學(xué)