[发明专利]一种基于水下无线传感器网络的弱目标跟踪方法

摘要

本发明公开了一种基于水下无线传感器网络的弱目标跟踪方法。该方法首先采集传感器网络所观测的数据，不进行阈值判断，然后直接采用粒子滤波方法估计目标的位置估计值和方差估计值。水下环境的复杂背景噪声使得采集的信号信噪比低，如果对传感器采集的观测数据进行阈值过滤，会造成目标位置信息残缺，该方法采用检测前跟踪的思想，直接使用观测数据为粒子滤波跟踪算法的输入，在粒子状态向量中加入了存在性变量用于表示粒子的状态。粒子分为出生粒子、遗传粒子和湮灭粒子三种，分别代表了目标状态的粒子出现、粒子遗传和粒子消失。本发明使用基于检测前跟踪的粒子滤波算法估计水下弱目标的位置和方差，有效提高了水下弱目标跟踪的稳定性和精度。

主权项

一种基于水下无线传感器网络的弱目标跟踪方法，其特征在于它的步骤如下：1）初始化水下无线传感器网络，使所有传感器节点都具有同一规格，并且都处于工作状态；2）选择水下接收信号强度最大的传感器节点作为簇头节点，与簇头节点在单跳通信范围内的传感器节点和簇头节点组簇，其余传感器节点保持在休眠状态；3）簇内传感器节点对目标进行观测，将观测的数据直接发送给簇头节点。4）设定初始状态估计值和初始方差估计值，设定粒子存在性变量马尔科夫转移矩阵和粒子出现概率分布pB(x)；5）在k时刻根据步骤2）组簇，并将上一时刻检测前跟踪粒子滤波估计的状态估计值和方差估计值打包传送给此k时刻的簇头节点；6）进行k时刻的检测前跟踪粒子滤波，输出目标的位置估计值和方差估计值；7）k时刻自加1，根据目标的运动不断地更新簇头节点，在簇头节点更换时将上一簇头节点的信息传送给当前簇头节点；8）重复步骤5）‑步骤7），直至目标脱离水下无线传感器网络的覆盖区域为止。