无线传感器网络目标一致性的多主体仿真
发布时间：2023-01-11 04:34
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。
【文章页数】：67 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
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
【参考文献】：
期刊论文
[1]面向无线传感器网络节点的脐橙采摘机器人定位研究[J]. 田磊,靳继红. 农机化研究. 2018(04)
[2]基于一致性的多UUV协同目标跟踪算法[J]. 任建存,吕俊伟. 舰船电子工程. 2017(05)
[3]养老地产发展的多主体贝叶斯博弈研究[J]. 李思源,苏义坤. 统计与决策. 2017(04)
[4]非参数不确定多智能体系统一致性误差跟踪学习控制[J]. 严求真,孙明轩,李鹤. 控制理论与应用. 2016(06)
[5]数字式超声波测距仪设计[J]. 杨伟峰,高国伟,王蒙,国稳稳,王炜,周海,姚朋朋. 传感器世界. 2016(03)
[6]基于MAS和CA的多微电网孤岛模式下无功电压的控制[J]. 鲁斌,刘雪艳. 电力自动化设备. 2016(03)
[7]神经计算融入多边测量法的机器人定位方法研究[J]. 王琼,侯男,孙辉,任伟建. 自动化技术与应用. 2016(02)
[8]自适应高阶容积卡尔曼滤波在目标跟踪中的应用[J]. 崔乃刚,张龙,王小刚,杨峰,卢宝刚. 航空学报. 2015(12)
[9]无线传感器网络在桥梁健康监测中的应用[J]. 俞姝颖,吴小兵,陈贵海,戴海鹏,洪卫星. 软件学报. 2015(06)
[10]无线传感器网络自适应目标跟踪节点调度算法[J]. 卢旭,程良伦,罗世亮. 通信学报. 2015(04)
博士论文
[1]多智能体网络的一致性问题研究[D]. 纪良浩.重庆大学 2014
[2]多主体协作结构健康监测系统的关键技术研究[D]. 赵霞.南京航空航天大学 2008
[3]机动目标跟踪状态估计与数据关联技术的研究[D]. 孙福明.中国科学技术大学 2007
硕士论文
[1]多柔性机器臂系统一致性控制研究[D]. 李建.上海工程技术大学 2016
[2]组织文化与军事技术创新[D]. 贾珍珍.国防科学技术大学 2013
[3]基于移动代理的无线传感器网络数据融合技术研究[D]. 张雯娟.浙江师范大学 2010
本文编号：3729420
【文章页数】：67 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
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
【参考文献】：
期刊论文
[1]面向无线传感器网络节点的脐橙采摘机器人定位研究[J]. 田磊,靳继红. 农机化研究. 2018(04)
[2]基于一致性的多UUV协同目标跟踪算法[J]. 任建存,吕俊伟. 舰船电子工程. 2017(05)
[3]养老地产发展的多主体贝叶斯博弈研究[J]. 李思源,苏义坤. 统计与决策. 2017(04)
[4]非参数不确定多智能体系统一致性误差跟踪学习控制[J]. 严求真,孙明轩,李鹤. 控制理论与应用. 2016(06)
[5]数字式超声波测距仪设计[J]. 杨伟峰,高国伟,王蒙,国稳稳,王炜,周海,姚朋朋. 传感器世界. 2016(03)
[6]基于MAS和CA的多微电网孤岛模式下无功电压的控制[J]. 鲁斌,刘雪艳. 电力自动化设备. 2016(03)
[7]神经计算融入多边测量法的机器人定位方法研究[J]. 王琼,侯男,孙辉,任伟建. 自动化技术与应用. 2016(02)
[8]自适应高阶容积卡尔曼滤波在目标跟踪中的应用[J]. 崔乃刚,张龙,王小刚,杨峰,卢宝刚. 航空学报. 2015(12)
[9]无线传感器网络在桥梁健康监测中的应用[J]. 俞姝颖,吴小兵,陈贵海,戴海鹏,洪卫星. 软件学报. 2015(06)
[10]无线传感器网络自适应目标跟踪节点调度算法[J]. 卢旭,程良伦,罗世亮. 通信学报. 2015(04)
博士论文
[1]多智能体网络的一致性问题研究[D]. 纪良浩.重庆大学 2014
[2]多主体协作结构健康监测系统的关键技术研究[D]. 赵霞.南京航空航天大学 2008
[3]机动目标跟踪状态估计与数据关联技术的研究[D]. 孙福明.中国科学技术大学 2007
硕士论文
[1]多柔性机器臂系统一致性控制研究[D]. 李建.上海工程技术大学 2016
[2]组织文化与军事技术创新[D]. 贾珍珍.国防科学技术大学 2013
[3]基于移动代理的无线传感器网络数据融合技术研究[D]. 张雯娟.浙江师范大学 2010
本文编号：3729420
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