无线传感器网络定位与目标跟踪技术
研究生《无线传感器网络》教学大纲
《无线传感器网络》教学大纲Wireless sensor network第一部分大纲说明1. 课程代码：2. 课程性质：专业学位课3. 学时/学分：40/34. 课程目标：无线传感器网络是集传感器技术、微电机技术、现代网络和无线通信技术于一体的综合信息处理平台，具有广泛的应用前景，是计算机信息领域最活跃的研究热点之一。
通过本课程的学习，要求学生掌握无线传感器网络的体系结构和基本设计方法，软硬件开发平台和仿真环境的使用，着重掌握无线传感器网络的通信协议，了解无线传感器网络的节点定位、目标跟踪和时间同步等几大支撑技术，为在基于无线传感器网络的系统开发和应用中，深入利用关键技术，设计优质的应用系统打下良好的基础。
5. 教学方式：课堂讲授、分组实验、分组专题报告与课堂讨论相结合6. 考核方式：考试7. 先修课程：高级语言程序设计、微机原理及接口技术、计算机通信网（一）教材：《无线传感器网络简明教程（第2版）》崔逊学编著清华大学出版社《ZigBee无线传感器网络》钟永峰等编著北京邮电大学出版社（二）教学参考资料：《计算机网络（第6版）》谢希仁编著清华大学出版社《无线传感器网络》孙利民等编著，清华大学出版社《无线传感器网络原理及应用》唐宏编著，人民邮电出版社第二部分教学内容和教学要求第1章概述教学内容：1.1传感器网络的体系结构1.2传感器网络的特征1.3传感器网络的应用领域1.4传感器网络的发展历史教学要求：掌握WSN网络架构；了解无线传感器网络目前的应用状况和将来的应用前景第2章传感器网络的通信与组网技术教学内容：2.1 物理层概述2.2 传感器网络物理层的设计2.3 MAC协议概述2.4 IEEE802.11MAC协议2.5典型MAC协议2.6 路由协议概述2.7 典型路由协议教学要求：掌握物理层协议的基本概念，掌握无线信道和通信的基础知识；掌握无线MAC 协议基础知识，掌握路由协议的基础知识，了解典型的MAC协议和路由协议。
无线传感网络的目标跟踪技术
41网络通信技术Network Communication Technology电子技术与软件工程Electronic Technology & Software Engineering要想在大数据背景下，节省传感器节点中的能量，需要对传感器网络进行优化，积极采用网格状结构，对其中的节点整合。
当网络没有侦测事件发生的时候，其中的普通节点就会处于休眠状态。
基于此，需要对无线传感网络的目标跟踪技术进行分析，从而保证数据信息传输的有效性。
1 目标跟踪技术的发展背景无线传感网络已经成为了社会发展中的必不可少的内容，其中所涉及到的数据信息也是非常多的，这就需要加强对目标跟踪技术的有效应用，可以说目标跟踪是无线传感器网络中的主要内容之一，其可以实现对多目标的跟踪定位，其目的是确定目标的位置以及运动状态，实现对其中信息的整合[1]。
在此过程中，还涉及到了WSN 中的定位和数据融合等多种关键技术，其中的目标节点会受到多个因素的影响，并且其中数据信息的机动性以及隐蔽性也比较强。
因此，需要对多目标跟踪问题进行整合，实现在复杂环境中数据信息的准确定位。
在无线传感网络的主要内容进行分析时，发现其中的目标跟踪方法是比较多的，要想提高系统跟踪的精度，需要节省节点中的能量开销，加强对其中节点的检测，及时发现其中的问题。
2 跟踪目标中的问题2.1 跟踪精度目前，无线传感器网络中的目标跟踪技术已经在计算机发展中得到了有效应用，是其中比较常见的算法，其中的目标计算位置和实际位置之间存在一定的误差，不断提高跟踪的精确度。
在此过程无线传感网络的目标跟踪技术张天宇（北京邮电大学 北京市 100876）中，需要注意的是，其精度越高并不代表着效果就越好。
因此，要想提高目标的跟踪精确度，需要多融合一些较多的节点数据，这种方式会可以减少能量开销[2]。
2.2 跟踪能量消耗在对无线传感器网络进分析时，发现其中所跟踪的目标大都是应用于复杂的环境中，其中的节点能量消耗也是一个比较关键的问题。
无线传感网络中的目标跟踪技术
点 交换 侦测 数 据 ， 定 目标 的位 置 和 确
运 动 轨 迹 ，预 测 目标 的 运 动 方 向 ， 并
通 过 一 定 的 唤 醒 机 制 使 得 目标 运 动
方 向上 的节点 及 时 加 入跟 踪 过程 。 单
目标 跟 踪 是 多 目标 跟 踪 的 基 础 ， 目前 无 线 传 感 器 网 络 的 目标 跟 踪 研 究 主 要 集 中于 单 目标 跟 踪 。
维普资讯
刘 博 ： 线传 感 网 络 中的 目标跟 踪 技 术 无
Ｚ ＴＥ ＣＯＭ Ｍ ＵＮＩ ＣＡＴＩ ＯＮＳ
节 点协 作 跟踪 同一 个 目标 。 感器 节 传
无线传感网络中的目 标跟踪技术
Ｔ ｒ ｔ ｒ ｋ ｇ ｅｈｏ ｇ ｓｎ ｒｌ ｓ ａｇ ａ ｉ ｃｎｌ ｉ ｅ ｓ ｅＴ ｃ ｎ Ｔ ｏ ｅ ｉＷｉ ｅ
ｅ＝ ０． 月 。 １
摘 要 ： 线 传 感 器 网络 由于 其 自 组 织性 、 棒 性 及 节点 数 量 巨 大 的 特 点 ， 常 适 合 于 无 鲁 非 目标 跟踪 。 线传 感 器 网络 目 标 跟踪 大 体分 为单 目 标 跟踪 与 面 目标 跟 踪 。 目标 跟 踪 无 单 主 要 采用 双 元检 测 协 作 跟踪 、 息驱 动 协作 跟踪 、 送树 跟踪 算 法 等 方 法 。面 目标 跟 信 传 踪 采用 对 偶 空 间转 换 算法 等 方 法 。在 无线 传感 器 网络 目标 跟 踪 中 ， 踪 精度 、 踪 能 跟 跟 量 消耗 和 跟 踪可 靠 性 是需 要 考 虑 的主 要 问题 。 关 键词 ： 无线 传 感 器 网络 ； 目标 跟踪 ； 自组 织
１ 单 目标 跟 踪
１ １双 元 检 测 协 作 跟 踪 ． 双 元 检 分 类号 ：Ｐ ２ 文献 标 识 码 ： 文章 编 号 ： ０ —８ ８（０８ ０— ０８ ０ Ｔ９ Ａ １ ９ ６６ ２０ ） １０４ ． ３ ０
无线传感器网络中的分布式目标跟踪与定位技术
无线传感器网络中的分布式目标跟踪与定位技术无线传感器网络（Wireless Sensor Networks，简称WSN）是一种由大量分布式无线传感器节点组成的网络系统。
这些节点能够感知环境中的各种物理量，并将收集到的数据通过网络传输给基站或其他节点。
WSN在农业、环境监测、智能交通等领域具有广泛的应用前景。
其中，分布式目标跟踪与定位技术是WSN中的一个重要研究方向。
目标跟踪与定位是WSN中的核心问题之一。
在许多应用场景中，需要对目标的位置进行实时监测和跟踪。
传统的目标跟踪与定位方法通常依赖于全局信息，要求节点之间进行频繁的通信，这不仅增加了能耗，还可能导致网络拥塞。
因此，研究人员提出了一系列分布式的目标跟踪与定位技术，以降低能耗并提高网络的可扩展性。
分布式目标跟踪与定位技术主要包括目标定位算法和目标跟踪算法。
目标定位算法用于确定目标的位置，而目标跟踪算法则用于跟踪目标的移动轨迹。
在WSN 中，节点通常通过测量目标到节点的距离或角度来实现目标定位。
常用的目标定位算法有多普勒测距算法、测角算法和基于信号强度的定位算法等。
这些算法可以根据不同的应用场景选择合适的方式来定位目标。
目标跟踪算法则是通过分析目标的运动特征来预测目标的下一个位置。
常见的目标跟踪算法有卡尔曼滤波算法、粒子滤波算法和扩展卡尔曼滤波算法等。
这些算法能够通过对目标的历史轨迹进行建模，从而实现对目标位置的预测和跟踪。
分布式目标跟踪与定位技术的关键问题之一是如何选择合适的节点进行目标跟踪和定位。
在WSN中，节点通常具有有限的计算和通信能力，因此需要选择一部分节点作为目标节点，负责目标跟踪和定位任务。
节点的选择可以通过节点自组织、节点自适应或节点协作等方式实现。
例如，可以通过节点之间的协作来实现目标跟踪和定位任务，即多个节点共同合作，通过相互通信和信息交换来提高目标定位和跟踪的准确性和可靠性。
此外，分布式目标跟踪与定位技术还需要考虑网络的能耗和通信开销。
无线传感器网络的位置定位与跟踪
无线传感器网络的位置定位与跟踪无线传感器网络（Wireless Sensor Networks）是一种由大量分布式传感器节点组成的网络，这些节点能够通过无线通信相互连接并协同工作。
传感器网络的位置定位与跟踪是该领域的一个重要研究方向，它可以广泛应用于环境监测、智能交通、军事侦察等各个领域。
1. 引言无线传感器网络的位置定位与跟踪是指通过已部署的传感器节点获取目标节点的位置信息，并实时地追踪其运动轨迹。
由于传感器节点的资源受限以及网络环境的不确定性，传感器网络的定位与跟踪成为一个具有挑战性的问题。
本文将介绍一些常见的无线传感器网络定位与跟踪技术。
2. 基于距离测量的定位方法基于距离测量的定位方法是一种常见且有效的传感器网络定位技术。
该方法通过测量传感器节点之间的距离来推算目标节点的位置。
常见的距离测量方法包括基于信号强度的距离估计、时间差测量和角度测量等。
这些方法在定位精度和复杂度上存在差异，研究者们不断探索着如何提高定位精度和降低计算复杂度。
3. 基于信号强度的定位方法基于信号强度的定位方法是一种简单且易于实现的传感器网络定位技术。
该方法通过测量目标节点接收到的信号强度来推算其距离。
然而，由于信号在传输过程中会受到阻尼、衰减和多径效应的影响，使得基于信号强度的定位存在较大的误差。
为了克服这一问题，研究者们通常采用校准算法来提高定位精度。
4. 基于时间差测量的定位方法基于时间差测量的定位方法是一种通过测量目标节点接收到信号的到达时间差来推算其距离的传感器网络定位技术。
这种方法通常借助全球定位系统（Global Positioning System, GPS）以及同步算法来精确测量时间差。
然而，GPS在室内环境下信号弱化，导致精度下降；同时，同步算法的复杂度较高，使得该方法的应用受到限制。
5. 基于角度测量的定位方法基于角度测量的定位方法是一种通过测量目标节点和传感器节点之间的角度来推算其位置的传感器网络定位技术。
无线传感器网络中的目标跟踪算法研究
无线传感器网络中的目标跟踪算法研究无线传感器网络（Wireless Sensor Networks，WSN）是一种由大量分布式传感器节点组成的网络，用于监测和感知环境中的物理和化学变量。
目标跟踪是WSN中的一个重要应用，它通过节点之间的协作和信息融合，实时追踪环境中的目标物体。
目标跟踪算法的研究是优化WSN性能和提高目标定位精度的关键。
在无线传感器网络中，目标跟踪算法的研究涉及到多个方面，包括目标检测、目标定位和目标追踪等。
目标检测是指在感知环境中发现目标物体的过程，通过传感器节点采集环境信息，并根据预定义的目标特征对目标进行识别。
目标定位是通过多个传感器节点的测量数据对目标进行精确定位，以确定目标的位置信息。
目标追踪是通过节点之间的协作和信息融合，实时追踪目标物体的位置和运动轨迹。
针对目标跟踪算法中的目标检测问题，研究者们提出了多种方法。
传统的目标检测方法主要基于图像处理技术，通过图像处理算法对采集的图像进行分析和处理，以发现目标物体。
然而，由于无线传感器网络中的节点资源有限，传统的图像处理方法在算力和能耗方面都存在较大的问题。
因此，研究者们不断提出针对无线传感器网络的目标检测算法。
近年来，随着深度学习技术的兴起，基于深度学习的目标检测算法逐渐成为研究热点。
深度学习算法通过构建深层神经网络模型，利用大量的数据进行训练和学习，能够自动提取图像中的特征。
在无线传感器网络中，深度学习算法可以通过节点之间的协作，使用分布式的方式进行目标检测，并将检测结果传输给监控中心。
这种算法不仅能够提高目标检测的准确性，还能够降低通信能耗，提高网络的生存时间。
除了目标检测，目标定位也是目标跟踪算法中的重要问题。
目标定位算法通过节点之间的通信和信息融合，利用测量数据对目标进行定位。
在传感器节点资源有限的情况下，研究者们提出了许多有效的目标定位算法。
一种常见的方法是利用多智能体系统进行目标定位。
多智能体系统是一种由多个智能体节点组成的系统，节点之间可以通过通信和协作来实现任务目标。
定位与跟踪技术在智能安防中的应用研究
定位与跟踪技术在智能安防中的应用研究智能安防是近年来发展迅速的一个领域，它通过智能化的设备和应用，提高安全防范的效率和准确性。
而在智能安防中，定位和跟踪技术则成为了重要的研究方向。
本文将从定位和跟踪技术的原理入手，探讨其在智能安防中的应用研究现状和未来的发展趋势。
一、定位技术定位技术又称定位系统，是指通过某一种技术手段来确定、记录目标位置的技术。
在现代的智能安防系统中，定位技术是不可或缺的环节。
常用的定位技术包括以下几种：1. GPS技术全球卫星定位系统（GPS）是一种通过卫星测量的方式来得知自身位置的技术。
GPS技术可以用来追踪人员或物品的位置，以及定位车辆、判定违法行为等。
近年来，随着GPS芯片的普及和技术的更新迭代，GPS定位技术的应用范围也日益广泛。
2. RFID技术无线射频识别（RFID）技术是一种通过无线电波对物体进行识别和定位的技术。
RFID技术包括标签的制造和安装、读写器的设备和网络管理平台。
在智能安防系统中，RFID技术可以被用于对人员和物品的追踪和定位，辨识物品、验证身份等。
3. 蓝牙技术蓝牙是一种无线技术，可以实现设备之间的短距离通信。
在智能安防领域，蓝牙技术可以被用于对人员和物品的追踪和定位。
二、跟踪技术跟踪技术是指在已知目标位置的情况下，通过一定的手段和技术手段来判断目标的移动方向、速度等信息，从而实现对目标的追踪。
跟踪技术通常包括以下几种：1. 视频跟踪技术视频跟踪技术是指通过对视频信号进行处理来判断目标的位置、方向、速度等。
这种技术可以通过监控摄像头内置的跟踪算法进行实现，也可以通过外部计算机视觉软件进行实现。
视频跟踪技术在监控系统中有着广泛的应用。
2. 无线信号跟踪技术无线信号跟踪技术是指通过对无线信号的判断来确定目标的位置，例如Wi-Fi、蜂窝网络、蓝牙等。
这种技术可以对人员和物品进行追踪和定位，可以用于追踪手机、配合RFID技术来定位物品、辨识物品、验证身份等。
基于动态能量管理的无线传感网络动目标定位跟踪方法
摘
要 ：针对无线传感 网络 目标跟踪的能效性 问题 ，结合 网络能耗模型与唤醒机制，提 出一种新的基于动态能量
管理 的分布式动 目标定位跟 踪方法 。根据 目标运动 的先验信息 ，通过小波 消噪和 自回归预测 ，实现无线传感节点 的动态唤醒 ，延长休眠 时间，降低能量消耗。簇 内相关节点构成分布式动态 定位跟踪单元 ，簇头负责收集跟踪单 元 的测量信息，采用一种基于两 圆位置关系的定位 修正算法 ，简化 了目标跟踪 定位过程 。仿真结果表 明，基 于动
ｉ ｅ ｒ ｄ ｃ ｎ ａｇ ｔｓ ｅ ｂ ｕｏ ｅ ｒ ｓｉ ｃ ｔ ｆ ｒ ｔ ｎ ｉ ｉｔ ｄ ｃ ｔ ａ ｋ ｎ ｗｉ ｅ ｓｓ ｎ ｏ ｏ ｅ ｏ ｔ ｔ ｅｒ ｆ ｔｒａ ｄ ｐ ｅ ｉｔ ｇ ｔｒ ｅ ｔｔ ｙ ａ ｔｒ ｇ ｅ ｓｖ ａ ｓｏ ｍａ ｏ ｎ ｏ ｕ ｅ ｗａ ｅ ｒｌｓ ｅ ｓ ｒｎ ｄ ｓｓ ａ ｈ ｉ ｌ ｎ ｉ ａ ｒ ｎ ｉ ｓ ｒ ｄ ｏ ｅ ｈ ｔ
（ ． ｓ ａｃ ｎｅ ｆ ｔｃｉｎＣｉＣｈ ｎ ｑｎ １Ｒｅｅ ｒｈＣｅ ｔｒｏ Ｄｅｅ ｔ ｒ ｉｓ ｎ ｏｍａｉ ａ ｓ ｓｉｎＳ ｓｅ ， ｏ ｇ ｉｇ ｏ ｃ ｎ ｏ
Ｕｎ ｖ ｒｉ ｆＰ ｓｓａ ｄ Ｔ ｌｃ ｍｍｕ ｉａｉ ｎ ， ｏ ｇ ｉ ｇ ４ ０ ６５ Ｃｈ ｎ ； ｉｅ ｓｔ ｏ ｏ ｔ ｎ ｅｅ ｏ ｙ ｎ ｃ ｔｏ ｓ Ｃｈ ｎ ｑ ｎ ０ ０ ， ｉａ ２ Ｄｅ ａ ｔ ｎ ｆ ｍｍｕ ｉａ ｏ ｓＣｏ ． ｐ ｒｍｅ ｔ ｏ Ｃｏ ｎ ｃ ｔ ｎ ｍｍａ ｄ Ｃ ｏ ｇ ｉ ｇＣｏ ｉ ｎ ， ｈ ｎ ｑ ｎ ｍｍｕ ｉ ａｉ ｎＩ ｓ ｔｔ ， ｈ ｎ ｑｎ ０ ０ ５ Ｃｈ ｎ ； ｎ ｃ ｔ ｎ ｔ ｕ ｅ Ｃ ｏ ｇ ｉ ｇ ４ ０ ３ ， ｉ ａ ｏ ｉ
无线传感器网络的目标跟踪算法
无线 传 感 器 网络 的 目标 跟 踪 算 法
陈凤 娟
（ 辽宁对外 经贸学院 ， 辽宁大连
［ 摘
１ １ ６ ０ ５ ２ ）
要］ 无线传感器 网络有着广泛的应 用 ， 是一个重要的研 究领域 。在 无线传感 器网络 的各个研 究方向 中 ， 目标
跟踪是 一个重－ Ｊ ｔ － ￣ 究内容 ， 是很 多研 究方向的基础。无线传感 器网络 中的 目标跟踪 的方法很 多， 各种 算法都有 自己的 优 点和缺 点。本文 首先介绍 了无线传感器 网络的基本概念 ， 然后分析 各种跟 踪算法的特 点， 提 出一种跟踪算法 的方案 ，
并对未来的研 究做 出展望。
［ 关键 词］ 无线传 感器网络 ； 节点 ； 目标丢失 ； 目标跟踪 ； 能量 消耗 ［ 中图分类号 ］Ｇ ６ ４ ２ ［ 文献标识码 ］Ａ ［ 文章编号 ］１ ６ ７ １ －５ ９ １ ８ （ ２ ０ １ ３ ） １ １ － ０ １ １ １ － ０ ２ ［ 本刊 网址 ］ｈ ｔ ｔ ｐ ： ／ ／ ｗ ｗ ｗ ． ｈ ｂ ｘ ｂ ． ｎ ｅ ｔ 时间窗 口内， 目标 匀速直线运 动 ， 采用 不同 的权 值计算 方式来 建立不 同的跟踪 方案 。该算法 的优 点是没使 用 网络 中的所有 节 点， 降低 了 网络 能耗 ， 存 在的不 足是 不同 的权 值方案 增加 了 网络消耗 ， 跟踪精度虽 然 比 Ｃ Ｔ Ｂ Ｄ跟踪 算法有 一 定 的提高 ， 但 是仍然不是很好 。 Ｓ Ｔ Ｕ Ｎ算 法把整个 网络 中的传感节点按功能不 同划 分成树 形结构 ， 汇聚节点为树根 ， 其他节 点为树叶和树枝 ， 树 叶负责 目 标监测 ， 树根 负责计算 目标位置 。Ｓ Ｔ Ｕ Ｎ跟踪 算法 的优点 是机 制简单 、 信 息的融合 比较好 、 发 送信 息量小 、 路 由信息 明确 ， 它 的缺点是 网络能力耗费很大 ， 网络 的稳定性也较差 。 Ｄ Ｃ Ｓ算法根据 目标的边界形成相 应数量 的簇 ， 使用簇 头节 点收集边界节点发送过来 的信息 ， 最后传送 到汇聚节 点 。Ｄ Ｃ Ｓ 算法 的优点是能用簇动态的跟踪 目标边界 ， 不 足是簇 头节 点的
无线传感器网络技术与应用 第2版 教学大纲[3页]
![无线传感器网络技术与应用 第2版 教学大纲[3页]](https://img.taocdn.com/s3/m/026e2549f6ec4afe04a1b0717fd5360cba1a8de1.png)
《无线传感器网络技术与应用》课程教学大纲一、基本信息课程中文名称无线传感器网络技术与应用课程英文名称Wireless sensor network technology and application课程类别通识教育（）大类基础（√）专业核心（）专业方向（）课程性质必修（）任选（√）总学时24（其中理论教学20学时，实验4学时）本课程对毕业要求的贡献培养学生计算思维能力，使学生能够综合应用结构化程序设计的基本方法编写简单应用程序。
二、教学目的与任务无线传感器网络是信息科学领域的一个全新发展方向，是物联网的支撑技术之一。
传感器技术在遥控、监测、传感和智能化等高科技应用领域中发挥着重要作用。
课程主要内容包括：无线传感器网络的网络与通信技术，及以时间同步、定位技术、数据管理、目标跟踪、拓扑控制、覆盖技术、安全技术等为支撑的无线传感器网络技术与应用；无线传感器网络的软硬件设计，新型的人工智能物联网，以及无线传感器网络在智能家居、智能温室系统和远程医疗监护系统中的应用；最后是工程实践指导，且给出了完整的实现细节。
本课程适用于物联网工程、通信工程、计算机应用、人工智能等专业的高年级本科生教材，也可以适用于建筑电气、网络管理等领域的工程技术人员和从事智能物联网等工作的技术人员学习用。
三、教学内容与要求基本教学内容（一）概述 2学时无线传感器网络（WSN）概述，主要内容：WSN的发展历程、基本概念、应用领域、特点、关键技术。
（二）网络与通信技术2学时1、物理层概述、链路特性、物理层设计、低俗物理层、中高速物理层；2、MAC概述、基于竞争的MAC协议、基于时分复用的MAC协议、其它MAC协议；3、路由协议概述、平面路由协议、分簇路由协议、其它路由协议、路由协议自主切换；4、传输协议概述、拥塞控制协议、可靠保证协议；5、ZigBee与IEEE 802.15.4的区分、ZigBee协议框架和特点、网络层规范、应用层规范。
物联网中的位置定位与跟踪技术研究
物联网中的位置定位与跟踪技术研究物联网（Internet of Things，IoT）是指通过互联网将各种物理设备与传感器连接起来，实现设备间的数据交互和智能控制的网络系统。
在物联网的应用中，位置定位和跟踪技术是至关重要的。
本文将探讨物联网中的位置定位与跟踪技术的研究进展和应用场景。
一、位置定位技术的研究进展1. 全球定位系统（GPS）全球定位系统是一种通过卫星定位的技术，能够准确地确定物体的地理位置。
在物联网中，GPS被广泛应用于车辆追踪、人员定位、宠物追踪等场景。
通过GPS技术，物联网中的设备可以实时追踪和定位，以提供更精确的信息和数据。
2. 蓝牙定位蓝牙定位是一种基于无线蓝牙技术的定位方法。
通过在物联网设备中集成蓝牙模块，可以实现设备的位置定位和跟踪。
蓝牙定位技术具有低成本、低功耗、易于部署的特点，因此在室内定位和小范围跟踪等场景中得到广泛应用。
3. RFID定位射频识别（RFID）是一种利用无线电频率识别目标物体的技术。
在物联网中，RFID定位技术可以通过在物体上植入RFID标签，实现对物体的定位和跟踪。
RFID定位技术可以应用于货物管理、仓库自动化等领域，提高物联网设备的追踪和管理能力。
二、跟踪技术的研究进展1. 基于传感器的跟踪技术物联网中的设备通常配备了各种传感器，如加速度传感器、陀螺仪等。
基于传感器的跟踪技术可以通过分析传感器数据，实现设备的运动轨迹跟踪。
这种技术适用于移动设备和人员的跟踪，为物联网中的应用提供了更好的定位和跟踪能力。
2. 数据分析与机器学习物联网中产生了海量的数据，如何从这些数据中提取有用的信息和知识，对物体进行跟踪和识别成为一项重要的研究方向。
数据分析和机器学习技术可以应用于物联网中的跟踪问题，提高跟踪的准确性和可靠性。
三、物联网中的应用场景1. 物流与供应链管理在物流与供应链管理中，位置定位与跟踪技术可以实现对货物的实时追踪和监控。
通过这些技术，可以有效提高物流的效率和准确性，减少损失和延误。
详解无线传感器网络定位技术
详解无线传感器网络定位技术1 引言无线传感器网络作为一种全新的信息获取和处理技术在目标跟踪、入侵监测及一些定位相关领域有广泛的应用前景。
然而，无论是在军事侦察或地理环境监测，还是交通路况监测或医疗卫生中对病人的跟踪等应用场合，很多获取的监测信息需要附带相应的位置信息，否则，这些数据就是不确切的，甚至有时候会失去采集的意义，因此网络中传感器节点自身位置信息的获取是大多数应用的基础。
首先，传感器节点必须明确自身位置才能详细说明“在什么位置发什么了什么事件”，从而实现对外部目标的定位和跟踪；其次，了解传感器节点的位置分布状况可以对提高网络的路由效率提供帮助，从而实现网络的负载均衡以及网络拓扑的自动配置，改善整个网络的覆盖质量。
因此，必须采取一定的机制或算法来实现无线传感器网络中各节点的定位。
无线传感器网络定位最简单的方法是为每个节点装载全球卫星定位系统（GPS）接收器，用以确定节点位置。
但是，由于经济因素、节点能量制约和GPS 对于部署环境有一定要求等条件的限制，导致方案的可行性较差。
因此，一般只有少量节点通过装载GPS 或通过预先部署在特定位置的方式获取自身坐标。
另外，无线传感器网络的节点定位涉及很多方面的内容，包括定位精度、网络规模、锚节点密度、网络的容错性和鲁棒性以及功耗等，如何平衡各种关系对于无线传感器网络的定位问题非常具有挑战性。
可以说无线传感器网络节点自身定位问题在很大程度上决定着其应用前景。
因此，研究节点定位问题不仅必要，而且具有很重要的现实意义。
2 WSN 定位技术基本概念2.1 定位方法的相关术语1）锚节点（anchors）：也称为信标节点、灯塔节点等，可通过某种手段自主获取自身位置的节点；2）普通节点（normal nodes）：也称为未知节点或待定位节点，预先不知道自身位置，需使用锚节点的位置信息并运用一定的算法得到估计位置的节点；3）邻居节点（neighbor nodes）：传感器节点通信半径以内的其他节点；4）跳数（hop count）：两节点间的跳段总数；5）跳段距离（hop distance）：两节点之间的每一跳距离之和；6）连通度（connectivity）：一个节点拥有的邻居节点的数目；7）基础设施（infrastructure）：协助节点定位且已知自身位置的固定设备，如卫星基站、GPS 等。
无线传感器网络定位算法及其应用研究
无线传感器网络定位算法及其应用研究一、概述无线传感器网络（Wireless Sensor Networks, WSNs）是由一组能够自组织形成网络的低功耗、多功能、微型传感器节点组成，这些节点通过无线通信方式相互连接，实现对环境信息的实时监测和数据采集。
WSNs的出现，为物联网、智能城市、工业自动化、环境监测、军事侦察等领域带来了革命性的变革。
无线传感器网络中的节点往往因为能量、通信距离和成本等因素的限制，导致网络中的节点位置信息难以获取，从而影响了网络性能和应用效果。
研究无线传感器网络定位算法，对于提高网络性能、扩展应用范围具有重要意义。
无线传感器网络定位算法是指通过一定的数学方法和计算模型，利用网络中节点的距离、角度等信息，实现对节点位置的精确估计和计算。
随着无线传感器网络技术的不断发展，定位算法的研究也日益深入，出现了多种不同的定位算法，如基于测距的定位算法、无需测距的定位算法等。
这些算法各有优缺点，适用于不同的应用场景和网络环境。
本文旨在探讨无线传感器网络定位算法的基本原理、分类、优缺点以及在实际应用中的表现。
将对无线传感器网络定位算法的发展历程进行简要回顾，介绍各种经典算法的基本原理和实现方法。
结合实际应用场景，分析不同定位算法的适用性和性能表现，探讨其在实际应用中的优缺点。
展望未来无线传感器网络定位算法的发展趋势和研究方向，为相关领域的研究和应用提供参考和借鉴。
1. 无线传感器网络的定义与发展概述无线传感器网络（Wireless Sensor Networks，WSN）是一种分布式传感网络，其末梢是数以万计的微小传感器节点。
这些传感器节点通过无线方式通信，形成一个多跳自组织网络，具有灵活的网络设置和可变的设备位置。
WSN不仅可以通过传感器节点采集和监测环境信息，还能通过通信模块将信息传送到决策中心，实现对环境的感知、监测和控制。
无线传感器网络的发展始于20世纪80年代，随着计算机和通信技术的不断进步，其应用领域逐渐扩大。
浅析无线传感器网络及其在目标跟踪中的应用
Ｋｅ ｒ ：ｗ ｉｅｅｓｓ ｎｓｒｎｅｗ ｏ ｋ ；ｒｈｉｅ ｔ ｅｒ ｐ ｒ ｅ ｈ １ ｉｓｔ ｅ ｒ ｃ ｎ ｇ ｗｏ ｄｓ ｙ ｒ ｌ， ｅ ｏ ｔ ｒ ｓａ ｃ ｔｃｕｒ ； ｐｏ ｔｔｃ ｎｏｏｇｅ ； ｇ ｔｔａ ｋｉ ａ ａ
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ｆ． １Ｉ ｍｔ ｏ ｍｐ ｔｒ ａ ｄ Ｃｏ ｔｏ ，Ｇｕ ｈ ｍｄ ｅ ｆ Ｃｏ ｕ ｅ ｎ ｎ ｒ ｌ ｉｎ Ｕｎ ｖ ｒ ｔ ｆＥｅｅ ｔｏ ｃ ｎ ｌｇ ，Ｇｕｌ ４ ０ ４ ｉｅ ｓ ｙ ｏ ｌｃｒ ｍｃ Ｔｅ ｈ ｏ ｏ ｙ ｉ ｉ ｎ ５ １ ０ ，Ｃｈ ｔ ；２Ｅｄ ｃ ｔ ｎ ｌ Ｔｅ ｈ ｏ ｏ ｉ ｉ ａ ｕ ａｉ ａ ｏ ｃ ｎ ｌｇ ｙ
Ｖ（ Ｎ ４ Ｎｏ ｅ ｅ ０ ８ ． ７ ～ ７ ）４， ｏ－． ｖ ｍｂ ｒ２ ０ ， ｌ ８ ２ ８ ４
浅析无线传感器 网络及其在 目标跟踪 中的应用
杨 莹 ． 刚！ 小 彭
（． 林 电子 科 技 大学 汁算 机 与控 制 学 院， １ 桂 中心 ， 西 桂 林 ５ １０ ） ４ ０ ４ ２桂 － 广 ４ ０ ３
摘 要 ： 线 传 感￣ Ｗ Ｓ Ｗ ｉ ｌ ｓ ｅ ｓｒ ｔ ｒｓ￣ 新 兴 的 下一 代传 感 器 网络 ， 当前在 国 际上 备 受 关 注的 、 无 ｇ（ Ｎ， ｒ ｅ ｎｏ ｗｏｋ）． ｅ ｓＳ Ｎｅ ． ＿ 是 涉及 多学科 高度 交叉 、 知 识 高 度 集成 的 前 沿热 点 研 究领 域 该 文 简要 介 绍 无 线 传感 器 网络 的体 系结 构 ， 无 线传 感 器 网络 的特 点 及 节 点 定位 、 间同 步等 对 时 支撑技 术进 行 了探 讨 。最 后 阐述 了无 线 传 感 器 网络 在 目标跟 踪 中的 应 用 。
无线传感器网络第8讲-定位技术
2.定位算法的几种分类（1）
根据定位过程中是否测量实际节点间的距离，把定位 算法分为：
基于距离的（range-based）定位
利用测量节点间实际距离或方位计算未知节点 位置；
距离无关的（range-free）定位
5.一篇文献
标题：简明扼要
编辑：审稿周期
5.一篇文献
研究什么问题 Consider
使用什么方法、得到什么结果 First, Then, By applying
仿真验证理论 Simulations
关键词：研究对象、研究方法
5.一篇文献
研究对象、背景、应用
对已有结果进行综述
5.一篇文献
对已有结果 进行综述
基本思想：
通过信号在传播中的衰减来估计节点之间的距离； 根据信道模型求解距离：
d Pr ,dB (d ) Pr ,dB (d0 ) 10 log X ,dB d0
3. 基于测距的定位技术-AOA
基本思想：
接收节点通过天线阵列或多个超声波接收机感知发射节点信 号的到达方向，计算接收节点和发射节点之间的相对方位或 角度，再通过三角测量法计算出节点的位置 。
利用节点间的估计距离计算未知节点位置 。
2.定位算法的几种分类（2）
根据定位过程中节点定位先后次序的不同，把定位算法 分为：
递增式的（Incremental）定位
信标节点附近的节点首先开始定位，依次向外延 伸，各节点逐次进行定位 ；
并发式的（Concurrent）定位
所有的节点同时进行位置计算 。
本节课主要内容提纲
无线智能传感器网络中的目标跟踪算法研究的开题报告
无线智能传感器网络中的目标跟踪算法研究的开题报告一、研究背景及意义随着无线通信与计算机技术的不断发展，智能传感器网络（Wireless Sensor Network，WSN）成为了研究热点之一，该技术已经被广泛应用于智能家居、环境监测、智能交通等领域。
WSN系统由多个节点组成，节点之间可以相互通信，通过自组织的方式实现协同工作。
对于WSN中的目标跟踪问题，其研究意义主要体现在以下方面：1. 提高传感器节点的感知能力。
目标跟踪算法可以提高传感器节点的感知能力，从而实现对目标的精准跟踪。
2. 提高传感器网络的协同工作能力。
目标跟踪算法可以实现节点之间的数据共享和信息协同，进一步提高传感器网络的协同工作能力。
3. 实现智能化的物联网系统。
WSN是物联网系统的重要组成部分，目标跟踪算法可以为物联网系统提供更加智能化的服务。
因此，对于无线智能传感器网络中的目标跟踪算法，其研究具有重要应用价值。
二、研究现状及不足目前，WSN中的目标跟踪算法研究已经取得了不少进展。
传统的目标跟踪算法主要包括Kalman滤波和粒子滤波等，这些算法已经被广泛应用于WSN系统中。
随着WSN的应用场景越来越广泛，一些新的目标跟踪算法也被提出，例如基于深度学习的目标跟踪算法以及协同定位和地图构建算法等。
但是，当前WSN中的目标跟踪算法还存在以下不足：1. 研究成果缺乏实际应用验证。
目前，WSN中的目标跟踪算法研究大多停留在理论探索阶段，缺乏实际应用验证。
这导致一些算法在实际应用中存在很多问题，无法实现预期的效果。
2. 能耗问题。
WSN是一种资源受限的系统，节点的能耗一直是WSN研究中的热点问题。
目标跟踪算法的研究也需要考虑如何降低能耗，以提高系统的使用寿命。
3. 系统安全问题。
WSN的安全问题一直是WSN研究中的热点问题，而目标跟踪算法往往需要传输一定量的数据，因此需要考虑如何保证系统的安全性。
三、研究内容及方法为了解决上述WSN中的目标跟踪算法存在的问题，本研究将从以下几个方面开展研究：1. 设计高效的目标跟踪算法。
物联网中的移动目标定位与跟踪技术
物联网中的移动目标定位与跟踪技术随着物联网技术的快速发展和广泛应用，移动目标定位与跟踪技术在物联网系统中的重要性日益凸显。
无论是智能家居、智慧城市、智能交通还是工业自动化等领域，都需要准确地获取移动目标的位置信息并实时进行跟踪。
本文将基于物联网中的移动目标定位与跟踪技术进行探讨与分析。
移动目标定位是指通过无线通信和传感器技术来确定移动目标的位置，并将其准确地在空间中定位。
在物联网系统中，常用的定位技术包括全球定位系统（GPS）、蜂窝移动通信网络、无线传感器网络和射频识别等。
其中，GPS是目前最常用的定位技术，通过卫星信号和地面基站的信号来实现对移动目标位置的定位。
蜂窝移动通信网络是一种利用基站和移动设备间的信号交互来实现定位的技术，具有较高的精度和广泛的覆盖范围。
无线传感器网络是一种通过部署在移动目标周围的传感器节点来实现定位的技术，适用于小范围内的定位需求。
射频识别技术适用于近距离的目标定位，能够通过无线识别标签来追踪目标位置。
与移动目标定位相比，移动目标跟踪需要实时追踪目标的位置，并在目标发生变化时进行快速更新。
在物联网系统中，移动目标跟踪技术有三种主要方式：基于传感器的跟踪、基于图像处理的跟踪和基于数据融合的跟踪。
基于传感器的跟踪技术利用部署在目标周围的传感器节点通过检测目标的位置、速度和加速度等信息来实现目标的跟踪。
这种技术适用于小范围内的目标跟踪需求。
基于图像处理的跟踪技术通过识别目标的图像特征来实现目标的跟踪，可以应用于广泛的场景，如安防监控、智能驾驶等。
基于数据融合的跟踪技术将多个传感器获取的数据进行融合处理，提高了跟踪的精度和稳定性，适用于复杂环境下的目标跟踪。
在物联网中的移动目标定位与跟踪技术中，存在着一些挑战与问题需要解决。
首先是精度和可靠性问题。
目标在移动过程中可能会受到信号干扰、多径效应等因素的影响，导致定位和跟踪的精度下降。
其次是成本和能耗问题。
传统的无线通信和传感器技术在成本和能耗方面存在一定的限制，对于大规模部署的物联网系统来说，需要考虑如何降低成本和能耗。
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基于传感器网的定位技术
基于无线传感器网络的定位技术
TOA定位法
基于信号到达时间定位法，通过精确测量从目标到三个以上基站 的信号传输时间得到目标到基站的距离，进而解算出目标的位置
基于传感器网的定位技术
基于无线传感器网络的定位技术
TOA定位法
电磁波传播速度高；目标与基站距离小，因此TOA定位法 的精度与位置测量单元的时钟精度紧密相关。
基于带有传感器的移动终端的定位技术
TA定位法
移动终端与附近的三个以上的基站 通信，利用TA参数解算得到位置 信息。
◆优点：移动终端无需改动
◆缺点：无法与其他业务同时进行； 增加信令开销；定位时间较长
基于传感器网的定位技术
基于无线传感器网络的定位技术
AOA定位法
相应地测量出目标与两个基站之间 的传输信号到达角度参数的信息， 通过数学解算，得到目标的具体位 置信息 ◆优点：在基站稀疏的场景使用 ◆缺点：障碍物增大误差
否
引入其他算法计 算手机位置
全球范围定位技术
GPSOne
目标三维坐标通过三颗卫星获得
◆利用基站时钟对移动 台参考时钟进行校准， 即修正移动台时钟与 GPS时钟的时钟差 ◆时钟差与信号路径无 关，因此无多径干扰
全球范围定位技术
GPSOne定位方案的优势
提高精度 降低设备复杂度 和成本 可利用移动台已 有器件和软件 迅速锁定信号 延长电池寿命 减少对通信信道 干扰 缩小了移动台在 频域的搜索空间 GPS数据更新 累积误差小
优点
◆终端设备无需改造 ◆定位精度高，数据可优化
缺点
◆时钟同步复杂 ◆误差易累积放大
基于传感器网的定位技术
基于无线传感器网络的定位技术
TDOA定位法
基于信号到达时间差定位法，通过精确测量从目标到不同步基站 的信号传输时间差，进而解算出目标的位置
基于传感器网的定位技术
基于无线传感器网络的定位技术 TDOA定位法
-10 -20 -30 -40 -50 -60 -70 -80 -90 -100
根据无线信道的路径损耗模型， 利用接收信号强度、发送功率来 估计传输的直线距离。
◆优点：硬件门槛低
◆缺点：精度受路径障碍物影响 较大
0
10
20
30
40 50 60 距 离 （ m）
70
80
90
100
基于传感器网的定位技术
75 m
L2
m 40
L3 L1 A
100 m
基于传感器网的定位技术
按传感器工作模式分类
基于带有传感器的移动终 端定位技术 ◆基于下行链路 ◆提供多种位置信息 ◆定位准确快速，解算相 对复杂，对系统硬件有一 定要求
基于传感器网的定位技术
基于带有传感器的移动终端的定位技术
0
RSSI定位法
RSSI(dBm)
全球范围定位技术
GPSOne
手机上报移动台 导频测量信息 定位引擎根据“初始位置” 计算GPS捕获辅助数据， 发送给手机 接收GPS信号和移动台 导频测量信号， 上报定位引擎
是
混合定位方式 ◆通过地面辅助网络和 GPS共同定位 ◆移动台直接利用GPS测 量值计算位置信息 采用GPS信号计 算手机位置 输出定位结果 结果返回手机 GPS信号达标
全球范围定位技术
GPSOne
行程往返延迟RTD 导频相位差测量
◆设移动台发送信号至基 站的时间为t，假定上、下 行链路的传输延迟特性相 同，则信号返回的延迟为2t。 ◆移动台信号往返时间对 应的几何距离是基站到移 动台实际距离的两倍。
◆移动台持续搜索相邻活 跃的小区之间的导频信号， 用来确定基站切换的最优 选择对象。 ◆移动台测量来自基站的 每一个导频与参考导频之 间的相位差。
基于传感器网的定位技术
基于无线传感器网络的定位技术
TDOA定位法
优点
◆可在语音和控制信道上测量
◆适用于多种通信制式 ◆对原有系统改动不大 ◆测量精度对距离、多径干扰、 功率等因素不敏感 ◆延时小
缺点
◆需要对基站设备进行 改造 ◆传感器节点须附加声 波或超声波收发装置 (组合测距方式)
基于传感器网的定位技术
基于传感器网的定位技术
基于无线传感器网络的定位技术
COO定位法
优点
◆实现简单 ◆只需建立基站覆盖数据库 ◆定位快速 ◆无需改造设备
缺点
◆定位精度较差
全球范围定位技术
GPS
GPS是英文Global Positioning System（全 球定位系统）的简称。 GPS系统利用GPS定位卫星，在全球范 围内实时进行定位、导航的系统，称为 全球卫星定位系统，简称GPS。GPS是 由美国国防部研制建立的一种具有全方 位、全天候、全时段、高精度的卫星导 航系统，能为全球用户提供低成本、高 精度的三维位置、速度和精确定时等导 航信息
基本原理：测量确定分布在两 个或多个锚节点之间多跳网络 (未知节点构成)的跳数，估算 出每一跳的距离，进而估算出 每个节点的位置。 ◆精度：网络连通度为10，锚 节点比例10%的网络中，定位 精确度约为33%
L1
L2
m 40
75 m
L3 A
100 m
分布式定位法
Dv-Hop定位算法
应用背景：大规模网络中，目标节点无法与足够多的锚节 点直接通信；节点随机部署，只有锚节点可精确定位。
定位技术的应用
灾难救援
定位技术的应用
智能交通
车辆之间可以进行相互通信；车辆与于路边节点之间也可以 进行通信，组成车载网络。
定位技术的应用
智能物流
在堆场管理，集装箱管理，实时追踪，智能仓储以及货物配送环节， 都需要定位技术的支持。
定位技术的应用
船舶人员管理
全球范围定位技术
GPSOne
GPSOne是高通公司开发的一种基于 GPS的混合定位技术。 GPSOne技术利用地面基站移动台定 位技术对GPS定位进行互补辅助定位， 是位置信息的获得更加快速准确。 ◆常用的移动台定位技术包括AOA、 TOA、TDOA等
◆地面定位技术：行程往返延迟RTD， 导频相位测量
使用卫星数少
提高GPS接收机 灵敏度 减少搜索 响应快
局部区域定位技术
战场区域定位
可快速了解作战单位具体位置以及战场实时情况
局部区域定位技术
人员位置监控与查找
局部区域定位技术
物品与人员运动轨迹记录
基于节点的定位技术
概念
锚节点
也叫信标节点，指已知自身位置信息的节点，为 其他节点提供参考坐标。 一个节点通信距离范围内的所有节点的集合，大 多数场合指一跳距离的节点。 指两个节点之间建立通讯连接所需经过的跳段的 总和。 所有节点的邻居个数取平均值，可反映传感器配 置的密集程度
全球范围定位技术
AGPS
辅助全球卫星定位系统（Assisted Global Positioning System，AGPS）是一 种GPS的运行方式。它可以利用手机基地站的资讯，配合传统GPS卫 星，让定位的速度更快。
◆AGPS技术是一种结合了网络基站信息和GPS信息对移动台进行定位 的技术，可以在移动通信网络中使用。 ◆AGPS技术需要在手机具有GPS接收机模块，改造手机天线，同时要 在移动网络上加建位置服务器、差分GPS基准站等设备。如果要提高 该方案在室内等GPS信号屏蔽地区的定位有效性，该方案还提出需要 增添类似于EOTD方案中的位测量单元（LMU）。 ◆GPSOne是AGPS技术，计 算量小
缺点
◆性能受节点密度影响大，节 点密度大，精确度高 ◆不适用于非凸区域的定位 ◆锚节点的分布情况影响定位 精度
◆扩展性好
◆无需复杂的精确测距方式， 硬件要求低，成本低
分布式定位法
质心定位算法
基本原理：锚节点每隔一段时 间，向邻居节点广播信标信号； 未知节点接收到来自不同锚节 点的信标信号超过阈值或接收 一定时间后，该节点即确定自 身位置在这些锚节点所组成的 多边形的质心。 加权因子体现各锚节点对质心 位置的影响程度。
基于无线传感器网络的定位技术
TDOA定位法
组合测量算法采用RF信号 和超声波信号测距，根据 传感器发射的两种信号到 达的时间差(T2 - T1)和两种 信号的传播速度解算两点 间的距离。
◆测量精度提高 ◆设备成本增加
基于传感器网的定位技术
基于无线传感器网络的定位技术
COO定位法
单基站定位方式，根据移动终端所处的传感器网络ID号确定终端 的具体位置。 ◆定位原理和方式最为简单。 ◆定位精度取决于网络小区的覆盖半径：基站密集区域(如城市核 心区)，定位精度可达50m以内；基站稀疏区域(如山区)，定位精度 只能粗略为几千米。
无线传感器网络 定位与目标跟踪技术
WSN定位技术
◆确定自己(目标或节点) 在系统中的位置 ◆在系统中寻找目标(节点) 的位置
◆绝对位置：目标在某一特定坐 标系中的位置(经纬度、高度等) ◆相对位置：相对于某一基点的 位置关系
基于传感器网的定位技术
按传感器工作模式分类
基于无线传感器网络的定 位技术 ◆基于上行链路 ◆提供相对位置 ◆确定锚节点(基点，L1、 L2、L3)，再根据目标(A) 与锚节点的距离，确定目 标节点的相对位置
TDOA算法是对TOA算法的一种改进方法，不直接利用信号到达时间 来解算目标位置，利用信号到达时间差解算。
◆无需在信号中加入特定的时间标记信息
◆定位精度该与TOA算法 ◆解算二维坐标最少需要两个双曲线方程，即三个基站；解算三 维坐标至少需要三个双曲线方程，即四个基站 ◆对硬件设备要求较高，未解决障碍物造成误差的弊端 ◆TDOA值解算方式：差值直接解算(时间同步)、估计算法
GPS
GPS特点 ◆卫星不间断发射由二进制码元组成的伪随机码(简称伪码)组成的导航 电文，伪码分为民用的C/A码(粗码)和军用的P码(精确码)。 ◆C/A码测得的伪距精度约为10-20米， P码伪距精度约为2米；如加入辅 助手段精度可达厘米级，甚至毫米级。