基于无线传感器网络的无源多目标检测跟踪方法

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基于无线传感器网络的无源多目标检测跟踪方法中国空间技术研究院（航天五院）隶属于中国航天科技集团有限公司，成立于1968年2月20日。自1970年4月24日成功发射我国第一颗人造地球卫星以来，研究院已抓总研制并成功发射了300余颗航天器，实现200余颗航天器在轨运行，研制的航天器覆盖载人航天、月球与深空探测、导航定位、对地观测、通信广播、空间科学与技术试验六大系列航天器，实现了大、中、小、微型航天器的系列化、平台化发展。研究院圆满完成载人航天工程、探月工程、北斗工程、高分工程为代表的重大航天任务，为实现我国航天三大里程碑跨越发展做出了突出贡献。研究院充分发挥航天技术的优势和辐射带动作用，不断将航天新技术成果推广到国民经济多个领域。聚焦卫星应用、智能装备、空间生物三大优势业务板块，打造了中国卫星、康拓红外、航天生物三大业务发展主体平台，形成了以京津冀、长三角和粤港澳大湾区三大重点区域为主的区域布局。

目录

简介

研究院坚持国际化发展战略，积极践行“一带一路”倡议，推动构建人类命运共同体，先后与俄罗斯、法国、巴西等100多个国家和地区的宇航公司及空间研究机构建立了良好的合作关系。2004年实现了首颗商业卫星出口合同签署。截至2020年底，已向国际用户交付了20颗商业卫星，出口产品覆盖通信卫星、遥感卫星、卫星应用、航天器研制基础设施、宇航单机部组件和宇航元器件等。

研究院打造了北京、天津、怀来、西安、兰州、烟台、深圳、内蒙古、杭州等产业基地，拥有空间飞行器总体设计、分系统研制生产、系统集成、总装测试、环境试验、地面设备制造及卫星应用、服务保障等配套完整的研制生产体系。研究院现有中国科学院和中国工程院院士9人，国际宇航科学院院士11人，俄罗斯宇航科学院院士9人，国家级突出贡献专家15人，全国技术能手40人，高级以上职称人员7200余人。研究院获得国家科学技术奖84项，其中特等奖9项；授权专利7700余件，荣获中国专利金奖3项；省部级奖3000余项。研究院先后荣获全国文明单位、全国创先争优先进基层党组织、全国模范职工之家等荣誉称号。

二、技术要点

（解决的技术难题、技术指标等）

无线传感器网络是一种集成了传感器技术、微机电系统技术、无线通信技术和分布式信息处理技术的新型网络技术。其以每个无线传感器节点为最小单位，以自组织等方式组成无线传感器网络，并以此为依托对网络区域内的环境或监测对象的信息实时感知、采集和处理，并将处理后的信息传送到网络终端或服务器上进行进一步的处理和分析。包括物联网技术在内多项新兴技术都是以无线传感器网络作为依托平台，使其为上层应用提供可靠的底层技术支持。本案例属于无线传感器网络技术领域，尤其是一种基于无线传感器网络的无源多目标检测跟踪方法。关于目标的定位与跟踪是无线传感器网络的主要研究方向之一。最先被采用的基于接收信号强度的定位法为有源定位，即目标必须携带传感器节点，通过与已知位置的监控节点的通信，基于无线信号接收强度值来计算与已知节点之间的距离。根据具体的定位机制，可以将现有的无线传感器网络定位方法分为两类 ：基于测距的方法和不基于测距的方法。基于测距的定位机制需要测量未知节点与锚节点之间的距离或者角度信息，然后使用三边测量法、三角测量法或最大似然估计法等方法计算未知节点的位置。而不基于测距的定位机制无需距离或角度信息，或者不用直接测量这些信息，仅根据网络的连通性等信息实现节点的定位。但这一方法的局限性在于，需要跟踪的目标不一定主动携带节点设备，而只是处于无线传感器网络中被动地接受跟踪。本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种精度较高、鲁棒性强且能够满足多目标实时跟踪要求的基于无线传感器网络的无源多目标检测跟踪方法。

本案例是基于无线传感器网络的无源多目标检测跟踪方法，其主要技术特点是：根据无线传感器网络中不同无线链路接收信号强度，采用扫描圈开窗检测方法构建无源多目标的滑动扫描圈模型，并采用HAC聚类算法进行聚类分析从而提取出检测结果；根据检测结果并采用PHD无源多目标粒子滤波跟踪算法，得到目标数目变化的多目标跟踪结果。本发明设计合理，其检测与跟踪算法具有较高的精度和鲁棒性，能在复杂的多径环境中检测与跟踪多个目标，同时目标检测与跟踪算法的计算复杂度适中，保证检测跟踪系统运行的实时性。

三、成果形式

（专利、著作权、新产品、新技术等）

本项目是专利技术

四、应用领域及应用场景

航空航天

五、当前应用成效

本案例的优点和积极效果是 ：1.本案例将适应于目标数目变化的多目标检测方法和多目标跟踪方法结合在一起，具有较高的精度和鲁棒性，能在复杂的多径环境中检测与跟踪多个目标，实现了多目标检测与跟踪功能，可以适应于无线传感器网络监测区域内目标数随时间变化的情况，并能同时检测与跟踪多个目标。2、本案例所使用的多目标检测方法和多目标跟踪方法具有较高的精度和稳定性，并能适应于复杂的室内多径环境中。3、本案例提出的多目标检测方法和多目标跟踪方法的计算复杂度适中，保证检测跟踪运行的实时性。