随机预分配密钥在WSN跟踪算法中的应用

为解决当前无线传感器网络在目标定位与跟踪等领域的安全问题,提出了一种建立在自动跟踪簇基础上的动态簇密钥更新算法MCDGR.传感器节点根据事先设定的敏感度阈值可发现并定位在被监视区域中移动的物体,在被跟踪对象周围组织一定范围内的节点建立跟踪簇,并使它在逻辑上跟随目标移动,从而建立起分层的路由拓扑结构.通过簇首节点对感测数据进行数据融合后,向sink节点汇报目标位置.同时通过引入以q合成、多路增强与单向密钥序列技术为基础的随机密钥预分配协议,可以在大规模传感器跟踪网络的使用中同时达到提高跟踪精度、安全性和降低能耗的目的.     

基于声学无线传感器网络的目标跟踪系统研究

利用无线传感器网络对具有声音特性的目标进行跟踪的特点,研究了基于时延估计的声源定位方法.选择广义互相关法作为时延估计算法,并改进球形插值法用于声源定位,从而减小了算法复杂度;再利用IRIS节点设计了一个面向目标跟踪的声学无线传感器网络原型系统,并进行相应的实验.实验结果表明,利用所设计的原型系统能实现对移动目标跟踪,而...     

无线传感器网络下的并行粒子滤波目标跟踪算法

针对无线传感器网络环境下目标跟踪问题,提出一种基于分布式并行粒子滤波的目标跟踪方法.在建立了网络动态分簇模型和目标运动模型的基础上,将并行粒子滤波算法应用于动态目标进行跟踪.算法通过多个感知节点并行的运行局部粒子滤波器,得到每个节点对目标状态的估计,动态成簇的簇头节点对簇内每个节点的信息进行融合,形成动态目标的状态估计...     

Hash-area-based data dissemination protocol in wireless sensor networks

HashQuery,a Hash-area-based data dissemination protocol,was designed in wireless sensor networks. Using a Hash function which uses time as the key,both mobile sinks and sensors can determine the same Hash area. The sensors can send the information about the events that they monitor to the Hash area and the mobile sinks need only to query that area instead of flooding among the whole network,and thus much energy can be saved. In addition,the location of the Hash area changes over time so as to balance the energy consumption in the whole network. Theoretical analysis shows that the proposed protocol can be energy-efficient and simulation studies further show that when there are 5 sources and 5 sinks in the network,it can save at least 50% energy compared with the existing two-tier data dissemination（TTDD） protocol,especially in large-scale wireless sensor networks.     

视频传感器网络基于位置的任务分配算法

为了解决目标跟踪视频传感器网络(VSNs)实时性、有限能量和处理能力的问题,提出基于位置的任务分配算法.采用有向无环图来描述周期的目标跟踪任务,根据跟踪目标、传感器节点和汇聚节点的位置坐标形成合作处理簇,优化簇内节点的任务分配.调节合作处理簇的最大跳数和任务完成时限2个参数进行仿真实验,结果表明,算法能够根据参数动态地组织传感器节点并行计算,提高网络处理能力.在性能上不仅满足任务实时性要求,而且比分布式计算架构节约28%的能量消耗.     

基于无线传感器网络的分散目标跟踪：实际测试平台的开发应用（英文）

In the real world, centralized tracking in a largescale wireless sensor network (WSN) may not be feasible due to the possible failure of fusion centre and the large communication delay in forwarding measurement data to the fusion centre. Distributed target tracking techniques can be employed by tasking sensor nodes near to the target to perform sensing, target state estimation and selection of future tasking sensor nodes. In this paper, the development and implementation of a prototype ultrasonic WSN testbed to demonstrate distributed target tracking using the Extended Kalman Filter (EKF) algorithm is described. In the testbed, a mobile robot is used to simulate the moving target, and static／mobile sensor nodes are deployed to detect and track the target. The sensor nodes and robots are equipped with sonar and MICAZ to receive and process instructions. Experimental evaluation of a number of sensor scheduling schemes are reported which shows the superior tracking performance of our distributed competition based sensor scheduling scheme.     

基于轮作的无线传感网络链式路由协议

为了节省无线传感器节点能耗,延长无线传感网络的生存周期,提出一种基于轮流作业策略的RPB无线传感网络链式节能路由协议。该协议基于PEGASIS链式协议并结合GAF协议进行改进。仿真结果显示,在保证有较高网络覆盖度的前提下,相较于传统的无线传感网络PEGASIS、LEACH和EEPB等路由协议,RPB协议在节能上更为突出,且在传感节点死亡超过总数的一半时,能实现节点在网络中较为均匀的分布。     

Energy efficient distributed sensor management algorithm

Considering the limitation of energy in wireless sensor networks(WSN),a distributed sensor management algorithm is proposed for multi-target tracking with high accuracy and efficient energy conservation. The predicted coordinate of the target and information gain are used to establish the optimization model. The method introduces the auction theory and adjusts the price of the sensor resources, and once the balance of the market is reached,the target-sensor assignment problem is solved. In order to shorten the decision-making time and save the energy consumption,the carrier sense multiple access(CSMA) mechanism is introduced and the decision-making can be completed with local information and a few iterations. The convergence and effectiveness of the algorithm are proved,and simulation results show that the algorithm can effectively deal with multi-target tracking problem,guarantee the tracking performance and save the energy to prolong the network lifetime. So the proposed algorithm has a strong adaptability for the energy constrained WSN.     

主/被动传感器辐射控制的调度方法

为了降低目标跟踪时传感器系统的辐射风险,研究了主/被动传感器的调度问题。通过建立基于部分可观马尔可夫决策过程的传感器调度模型,给出了目标跟踪精度和系统辐射代价的预测公式,并以满足跟踪精度约束的同时系统辐射代价达到最小为优化目标建立了目标函数,设计了一种改进分布式拍卖算法以求解该问题。仿真实验表明,该方法能够通过合理切换各平台上的主/被动传感器,使系统在不牺牲跟踪精度的同时,降低辐射代价。     

无线传感器网络中基于广播坐标的静态链簇路由算法

提出了一种基于广播坐标的无线传感器网络静态链簇路由算法SCTC。该算法在节点地理信息未知的情况下,利用双基站把网络划分为若干静态簇以降低网络动态成簇的能耗,采用簇内成链及簇间并行通信的方式减少簇内通信的能量损耗并降低传输时延,以轮换汇聚层的方法均衡节点能量消耗。仿真实验结果表明,该算法可以大幅度降低网络的能耗并延长网络的生存时间,降低了网络通信的时延。     

异构型无线传感器网络的生命周期

研究了一种异构型无线传感器网络的能量效率问题。该网络是具有不同初始能量的两类传感器节点以不同的数量均匀地分布在监测区域形成的,它基于簇的方式周期性采集数据传输到网关(sink)节点。本文对簇头节点和成员节点的能量消耗进行了数学建模,并且分析了网络的生命周期与检测区域参数之间的关系。通过理论分析和仿真结果得到了最大网络生命周期的最佳分簇数目以及不同层次节点的能量分配比例,并进一步导出了网络生命周期与簇头能量配置的关系。     

Mobile cluster rekeying in tracking sensor network

Target tracking algorithm has been studied exten-sively in a traditional wired sensor network. With thedevelopment of wireless technology, the wireless sensornetwork has shown great advantages in many fields,such as military, disaster relief, etc. Currently, practi-cable protocol in sensor networks is still quite rare.Most proposals in target tracking are considered notingnetwork scale, security and so on.Here we propose a battlefield detection orientedsecure target tracking algorithm which or…     

基于E-CARGO的WSN成簇机制研究

在无线传感器网络中,节点的电量十分有限,降低节点的能耗、延长网络寿命是路由协议设计的重点.针对经典分簇路由协议LEACH(Low-Energy Adaptive Clustering Hierarchy)中簇头选取不合理以及节点能耗不均衡的问题,将传感器节点的剩余能量、分布位置等定义为约束,采用带约束的角色协同模型E-CARGO为分簇型无线传感器网络系统建模,在机制上实现对LEACH协议的改进.在传感器节点角色指派过程中,综合考虑节点的约束并结合LEACH算法为传感器节点进行角色指派.理论分析和仿真实验结果表明,改进后协议在可扩展性、灵活性、均衡节点能耗以及网络生命周期方面优于LEACH协议.     

基于改进粒子滤波的传感器网络目标跟踪研究

在分析粒子滤波算法(PF)的基础上研究了一种改进的粒子滤波算法-无迹粒子滤波算法(UPF).UPF算法使用无迹卡尔曼滤波(UKF)算法产生重要密度函数.动态组织传感器网络节点成簇,将UPF算法和PF算法应用于无线传感器网络(WSNs)的目标跟踪,实现了对网络中做匀速直线运动的单个目标的跟踪.最后将UPF算法与PF算法进行比较.仿真结果表明,改进算法UPF滤波提高了粒子利用效率,精度更高,跟踪性能更好.     

一种自适应功率优化的无线传感器网络机会路由

为了解决无线传感器网络不可靠通信链路下通信能效较低的问题,提出了一种自适应功率优化的无线传感器网络地理信息机会路由协议.结合功率控制与地理信息机会路由,通过分析单跳吞吐量与数据传输能耗,建立了相关的转发能效模型,提出一种转发集与发射功率自适应的优化机制,使无线传感器网络能够在保证吞吐量的同时令传输能耗最优.仿真实验结果表明,在不同节点密度条件下,自适应功率优化的机会路由比固定功率的机会路由和传统地理信息路由具有更高的能量效率与传输效率.     

纯方位观测的航迹不变量目标跟踪算法

针对单站纯方位观测系统的目标跟踪问题,提出了一种新的单站纯方位目标跟踪算法．通过新提出的余切关系定理,解决了单站纯方位观测的非线性问题．推导了目标航向角估算公式及目标航迹的不变量,利用这个不变量估计目标方位．针对多站纯方位异步观测的目标跟踪问题,提出了一种新的双站纯方位异步观测目标跟踪方法,利用两个观测站与目标的几何关系估计目标位置．仿真实验表明,本算法能有效地实现纯方位目标跟踪．     

基于Ornstein-Uhlenbeck模型的WSN链路质量估计

无线传感器网络节点一般具有低成本、低功耗、低速率、能量有限等特点。使用廉价的低功率射频模块进行传感器之间通信,对无线信道的变化非常敏感。为了避免低信号质量数据链路上可能的重传导致的资源浪费,通常路由协议以及冗余编码机制等方法均需要不断地评估网络的链路质量。对于无线传感器网络来说,无论是自适应冗余编码还是路由协议均需要对包成功接收率（PSR）进行定量且准确地评估。针对这一问题,提出一种基于物理参数接收信号强度指示（RSSI）的方法来估计分组成功率。该方法首先根据大量实际测试,得到RSSI与PSR之间的关系,再根据实时接收到的RSSI值,利用Ornstein-Uhlenbeck（OU）模型以及Logistic曲线模型对下一时刻的PSR进行估计。仿真与实验表明,该方法相对于现有的方法具有更高的准确性与快速性。     

一种多机动目标协同跟踪的博弈论算法

针对传感器网络中的动态跟踪问题,提出一种基于博弈论的多机动目标协同跟踪算法.首先利用交互多模型扩展粒子滤波估计网络中每个机动目标的状态;然后以滤波过程中获得的目标信息增益为衡量标准,促使跟踪精度未达系统要求的目标的代理发起谈判,在保证谈判双方利益最大化的前提下,通过博弈为谈判发起者争取更多的传感器对其所代表的目标进行跟踪.仿真结果表明,在非线性非高斯环境下,该方法与传统方法相比能够有效提高跟踪精度,动态分配传感器资源以实现协同跟踪.     

基于统计的无线传感器网络时钟同步协议

在Arvind提出的概率时钟同步算法基础上针对传感器网络进行了改进,采用在线测量传感器节点间消息传输时延值的方法,从根本上解决了传感器网络进行时钟同步时即要保证同步精度又要降低能耗和带宽消耗的矛盾.针对不同网络拓扑结构设计了簇内时钟同步协议和全局时钟同步协议,针对节点的事件触发工作模式设计了主动同步协议.实验结果表明,基于统计的时钟同步协议能够适应传感器网络的工作特性和需求.     

雷达组网多传感器选择快速启发式算法

为了提高雷达组网目标跟踪系统的跟踪能力,常用方法是增加组网中的传感器个数,但同时伴随而来的是传感器选择算法的计算量增加问题。该文结合信息增量和协方差控制的优点提出了一种多传感器选择快速启发式算法,给出了一种"最佳"传感器排序准则和传感器优化组合的选择方法,在满足目标跟踪精度的前提下,提高传感器管理的运算效率,仿真结果验证了算法的有效性。