利索能及
我要发布
收藏
专利号: 2019105998479
申请人: 重庆邮电大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2025-12-30
缴费截止日期: 暂无
联系人

摘要:

权利要求书:

1.一种WSN中基于模型概率实时修正的IMM目标跟踪方法,其中无线传感器网络WSN由Ns个随机分布在监控区域位置已知的锚节点组成,运动目标携带一个信号接收器,在运动过程中接收由Ns个锚节点发送的信号,所述监控区域中具有一处理器,该处理器能与无线传感器网络WSN中的传感器相互通信,其特征在于,所述跟踪方法包括:步骤S1、构建RSSI指纹库,根据所述RSSI指纹库以及SVR算法得到观测方程;

步骤S2、由目标上一时刻目标的状态估计 和上一时刻每个滤波器的模型的概率μi(k-1),计算当前时刻交互作用各滤波器输入的混合状态估计和协方差;

步骤S3、将所述混合状态估计和协方差,输入到相应的滤波器计算,得到对应的状态估计值 以及残差vj(k)和残差协方差Sj(k);

步骤S4、更新滤波器的模型的概率;

步骤S5、基于模型的概率,对每个滤波器的输出结果进行加权合并,得到总的状态估计和 和总的协方差估计P(k|k);

步骤S6、对测量噪声协方差矩阵进行修正;

步骤S7、根据IMM子模型中连续时间点之间的模型概率的比值,对Markov转移概率进行修正,将修正后的值反馈至步骤S2。

2.根据权利要求1所述的一种WSN中基于模型概率实时修正的IMM目标跟踪方法,其特征在于,所述构建RSSI指纹库,根据所述RSSI指纹库以及SVR算法得到观测方程,包括:在监控区域中选取个参考点,其位置记为pl,l∈{1,...,Np},测量所有所述参考点的RSSI,记为 则RSSI指纹库为(ρl,pl),在k时刻目标节点接收到的由锚节点发射信号的RSSI,位置指纹信息记为根据所收集到的位置指纹信息,利用SVR构建一个输入为ρ(k),输出为传感器节点位置pl的函数ψ(·),则因此传感器的观测模型为:z(k)=ψ(ρ(k))+n(k)

其中,n(k)为传感器测量噪声。

3.根据权利要求2所述的一种WSN中基于模型概率实时修正的IMM目标跟踪方法,其特征在于,所述由目标上一时刻目标的状态估计 和上一时刻每个滤波器的模型的概率μi(k-1),计算当前时刻交互作用各滤波器输入的混合状态估计和协方差,包括:计算模型i到模型j的混合概率μij(k-1|k-1),式中,μi(k-1)为模型i在k-1时刻的概率,pij表示Markov概率转移矩阵,根据目标上一时刻目标的状态估计 和混合概率μij(k-1|k-1)计算混合状态估计根据状态估计 和混合状态估计 以及混合概率μij(k-1|k-

1)计算协方差为Poj(k-1|k-1),

4.根据权利要求3所述的一种WSN中基于模型概率实时修正的IMM目标跟踪方法,其特征在于,利用下式对测量噪声协方差矩阵进行修正,Rk(j,j)=Rk-1(j,j)+ΔRi

Rk(j,j)表示k时刻观测噪声协方差矩阵第j行第j列的元素,Rk-1(j,j)表示k-1时刻观测噪声协方差矩阵第j行第j列的元素。

5.根据权利要求4所述的一种WSN中基于模型概率实时修正的IMM目标跟踪方法,其特征在于,采用下式对Markov转移概率进行修正,其中,γ为比例系数,λi表示模型i连续时间点之间的模型概率的比值,λj表示模型j连续时间点之间的模型概率的比值;

采用下式对修正后的Markov转移概率进行归一化,

6.根据权利要求5所述的一种WSN中基于模型概率实时修正的IMM目标跟踪方法,其特征在于,判断修正后的Markov概率转移矩阵是否满足pi,i>0.5,i=1,…,m如果满足,则更新转移概率,反之,则不更新。

7.一种WSN中基于模型概率实时修正的IMM目标跟踪装置,其中无线传感器网络WSN由Ns个随机分布在监控区域位置已知的锚节点组成,运动目标携带一个信号接收器,在运动过程中接收由Ns个锚节点发送的信号,所述监控区域中具有一处理器,该处理器能与无线传感器网络WSN中的传感器相互通信,其特征在于,所述跟踪装置包括:观测方程构建模块,用于构建RSSI指纹库,根据所述RSSI指纹库以及SVR算法得到观测方程;

状态变量及协方差计算模块,由目标上一时刻目标的状态估计 和上一时刻每个滤波器的模型的概率μi(k-1),计算当前时刻交互作用各滤波器输入的混合状态估计和协方差;

第一估计模块,用于将混合状态估计和协方差,输入到相应的滤波器计算,得到对应的状态估计值 以及残差vj(k)和残差协方差Sj(k);

更新模块,用于更新滤波器的模型的概率;

第二估计模块,用于基于模型的概率,对每个滤波器的输出结果进行加权合并,得到总的状态估计和 和总的协方差估计P(k|k);

第一修正模块,用于对测量噪声协方差矩阵进行修正;

第二修正模块,用于根据IMM子模型中连续时间点之间的模型概率的比值,对Markov转移概率进行修正。

8.根据权利要求7所述的一种WSN中基于模型概率实时修正的IMM目标跟踪装置,其特征在于,利用下式对测量噪声协方差矩阵进行修正,Rk(j,j)=Rk-1(j,j)+ΔRi

Rk(j,j)表示k时刻观测噪声协方差矩阵第j行第j列的元素,Rk-1(j,j)表示k-1时刻观测噪声协方差矩阵第j行第j列的元素。

9.根据权利要求8所述的一种WSN中基于模型概率实时修正的IMM目标跟踪装置,其特征在于,采用下式对Markov转移概率进行修正,其中,γ为比例系数,λi表示模型i连续时间点之间的模型概率的比值,λj表示模型j连续时间点之间的模型概率的比值;

采用下式对修正后的Markov转移概率进行归一化,

10.根据权利要求9所述的一种WSN中基于模型概率实时修正的IMM目标跟踪方装置,其特征在于,判断修正后的Markov概率转移矩阵是否满足pi,i>0.5,i=1,…,m;

如果满足,则更新转移概率,反之,则不更新。