一种WSN目标一致性多主体实现方法与实验研究

摘要

目标一致性跟踪无论在军事领域还是民用领域都有着非常广阔的应用前景。无线传感器网络和人工智能的蓬勃发展给目标一致性跟踪提供了一种全新的思路。本文将无线传感器网络节点看作人工智能领域的主体，利用主体之间的协作关系，研究了多主体目标一致性跟踪算法，并进行了软硬件仿真。 论文首先阐述了目标跟踪算法和一致性控制算法的基本概念及原理，简单介绍了几种无线传感器网络数据融合算法，着重分析了卡尔曼滤波算法的过程，指出了其不适用于跟踪强机动目标的原因。论文紧接着利用目标前后航向角度差的绝对值构造了一种自适应函数，并用该自适应函数修正卡尔曼滤波的预测值。 为了验证论文提出的改进算法的可行性，论文构建了NetLogo和Matlab交互的仿真平台，利用NetLogo便捷的主体管理能力和Matlab强大的计算能力进行多主体仿真，仿真结果显示多个主体能够完成对目标的一致性跟踪。论文的硬件仿真部分设计了一款搭载STM32单片机和CC2420无线模块的超声波测距智能小车，三辆相同的智能小车组成一个多主体网络，在信标节点的配合下，完成了对机动目标的一致性跟踪，且具有较好的跟踪精度。

目录

声明

摘要

1绪论

1．1无线传感器网络目标跟踪

1．2多主体一致性

1．3国内外研究现状

1．4本文主要研究内容

1．5论文结构安排

2无线传感器网络目标一致性跟踪原理

2．1引言

2．2一致性问题

2．2．1一致性概述

2．2．2带领导者的多主体目标一致性分析

2．3卡尔曼滤波算法

2．3．1递归贝叶斯估计理论

2．3．2卡尔曼滤波算法原理

2．3．3卡尔曼滤波算法的NetLogo实现与仿真

2．4本章小结

3多主体目标一致性跟踪算法改进

3．1引言

3．2改进卡尔曼滤波算法

3．2．1自适应函数的构造

3．2．2改进卡尔曼滤波算法原理

3．2．3改进算法仿真实现

3．3目标跟踪数据融合算法

3．3．1无线传感器网络的常用数据融合技术

3．3．2目标跟踪数据融合技术

3．4仿真实验

3．5本章小结

4多主体目标一致性跟踪硬件设计与仿真

4．1引言

4．2智能小车硬件系统整体设计

4．2．1智能小车整体设计

4．2．2超声波模块功能设计

4．2．3红外避障模块

4．2．4电机驱动原理及设计

4．2．5无线通信模块选型及设计

4．3信标节点和基站节点设计

4．4硬件仿真及结果分析

4．4．1实验原理

4．4．2实验过程及结果分析

4．5本章小结

5工作总结与展望

5．1工作总结

5．2工作展望

致谢

参考文献

附录