[发明专利]一种基于动态树的无线传感网目标跟踪方法

摘要

本发明给出一种基于动态树的无线传感网目标跟踪方法，该方法采用动态树优化基于无线传感网的目标跟踪中的网络自组织过程，包括构建初始树、动态树的扩展与裁剪、动态树的重构等过程，选取距离目标真实位置最近的节点作为根节点来构造动态树，保证目标跟踪任务始终由网络中最接近目标的节点来承担。本发明能够有效降低无线传感网在目标跟踪过程中的节点能耗，保证目标跟踪的高精确程度，保障基于无线传感网的目标跟踪稳定运行。

主权项

一种基于动态树的无线传感网目标跟踪方法，其特征在于该方法所包含的步骤为：1）传感器节点构建初始动态树11）汇聚节点启动网络，各个传感器节点向汇聚节点发送自身的地理位置信息，之后进入休眠状态等待目标进入网络监视区域；12）当目标进入无线传感器网络的监视区域时，汇聚节点唤醒网络中的所有节点，各个节点探测自身与进入其监视范围的目标之间的距离，将该距离信息发送到汇聚节点，监视范围内没有目标的节点重新进入休眠状态；13）节点i广播距离消息election(di,idi)给它的邻居节点，同时它也收到邻居节点j发来的距离消息election(dj,idj)；如果不存在dj＜di的消息，节点i就成为动态树根节点的候选者，否则就放弃；所述的距离消息election(di,idi)中，di是节点i到目标的距离，idi是节点i的编号，i是任意一个节点序号；距离消息election(dj,idj)中，dj是节点j到目标的距离，idj是节点j的编号，j是任意一个节点序号，j≠i；14）每个根节点的候选节点洪泛选举消息winner(di,idi)给其他候选节点；当节点i收到选举消息winner(dj,idj)，且dj＜di时此候选节点就放弃成为根节点，同时它根据接收到选举消息的路径，构造出指向节点j的路径；最后当所有其它的候选节点都放弃成为根节点，与目标之间距离最短的节点就成为根节点；2）动态树的扩展与裁剪21）处于动态树中的各个传感器节点探测目标当前所处的位置、速度与运动方向，之后将这些数据发送给动态树中自己的父节点，父节点接收到数据之后再向更高一层的父节点转发，如此继续执行直到所有的信息都汇总在动态树的根节点中，根节点再将这些数据发往汇聚节点进行处理；22）汇聚节点通过目标的运动公式计算目标在下一个跟踪周期中的预期位置，所述的目标运动公式为：(xk+1,yk+1)＝(xk,yk)+(vxk,vyk)*t其中，(xk,yk)是目标的位置坐标；(xk+1,yk+1)是目标的预期位置坐标；(vxk,vyk)是目标的移动速度；t是网络目标跟踪过程的时间周期；23）汇聚节点计算出目标的预期位置后向整个网络广播此信息，节点收到此信息后计算自身与目标预期位置之间的距离；如果节点与目标间的距离小于自身的探测范围，则节点搜寻最近的动态树中的节点设为自己的父节点；如果一个动态树中的节点发现目标离开了自身的探测范围，则该节点退出动态树并进入休眠状态；3）动态树的重构31）当目标在移动中离开了动态树根节点的探测范围时，根节点向汇聚节点发送动态树重构的消息，网络进入重构过程；32）汇聚节点向整个网络广播动态树重构的消息，所有可以探测到目标当前位置的节点都参与重构，根据第一阶段所述的方法，这些节点选举出新的动态树根节点，并建立新的动态树；33）动态树的重构完成后，新的根节点向汇聚节点发送重构已经完成的消息，之后网络返回步骤2）继续进行下一轮对目标的跟踪。