面向多机器人系统的无线传感器网络目标跟踪研究

摘要

无线传感器网络融合了传感器技术、嵌入式技术、微机电技术和无线通信技术，成为多学科交叉的前沿研究技术。目标定位跟踪技术是无线传感器网络领域的重要研究应用热点。而智能机器人技术的发展，使得移动机器人在许多工作复杂、繁重或者条件恶劣不适合劳动者工作的场合代替人类完成工作任务。多机器人系统实现了多个机器人之间的信息交互，共同完成复杂任务，提高了多机器人间的协作能力。将无线传感器网络与多机器人系统相结合应用，成为近年来诸多学者的研究热点。本文针对多机器人系统的无线通信和目标定位跟踪问题进行研究。 首先，本文分析比较了现有的无线通信技术和定位技术的特点，得出ZigBee技术的应用优势，并选择该技术来实现多机器人的数据采集、无线通信和目标定位跟踪。然后，研究了ZigBee协议及国内外基于ZigBee的定位技术最新研究成果，以此确定本文的定位算法，采用动态环境因子评估当前环境，更接近局部环境实际情况，并对传统的加权质心定位算法的不足之处进行改进，突出了因移动节点与参考节点距离不同而权重不同的特点。其次，根据实际测试，针对ZigBee网络信息发送的特点，提出了上位机与下位机网关节点通信时，网关节点混播的通信机制。最后，搭建了多机器人系统的无线传感定位系统，在初步计算得到移动节点坐标后，使用卡尔曼滤波算法进行最优化处理，用以提高目标跟踪的精确度，将传感器数据采集、传输和目标定位融合到一起，实现对机器人所处环境感知的同时，实现移动机器人定位跟踪。 多机器人系统的无线传感定位系统平台的定位效果测试表明，该平台在实现信息采集传输的同时，实现了移动节点的目标跟踪，所提出的定位算法在一定程度上降低了定位误差。

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