基于机器学习的异构感知智能跟踪方法研究

来源 :广东技术师范大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:shiwuxin
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随着通信、计算及控制技术的快速发展,无线传感系统得到了越来越广泛的应用,目前已成为我国“新基建”的重要组成部分,促进数字经济发展。多源异构目标跟踪作为无线传感系统的重要应用领域,拥有广阔的市场和良好的前景。能耗及跟踪精度问题是无线传感目标跟踪系统发展的基础性问题,传感系统的能耗与跟踪精度存在矛盾。能耗问题主要体现为簇头死亡过快,要提高跟踪精度异构无线传感系统的跟踪精度就需要增加数据的采集量,传输大量的数据又加剧异构无线传感系统簇头的能量损耗,现存的节点调度方法还不能很好地解决这个问题。节点调度是解决无线传感目标跟踪系统能耗及跟踪精度问题的重要手段之一,节点调度可分为通信调度和功能调度。通信调度即通过改进网络拓扑控制优化降低网络能耗,延长智能传感系统的寿命。功能调度即通过改进节点的休眠-唤醒方法,实现无线传感目标跟踪系统能耗及跟踪精度的优化。为了解决这个问题,本文设计簇头能耗的注意力转移机制和基于轨迹预测的异构节点休眠-唤醒调度方法,实现簇头能耗的转移,减少由传统的节点的休眠-唤醒方法产生的大量无关数据,保证目标跟踪精度。具体研究内容如下:基于能耗注意力转移的异构无线传感目标跟踪系统簇头能耗控制优化。本文提出了基于混合能效分布式聚类的簇头能耗的注意力转移机制(Attention-shifting Mechanism Based on Hybrid Energy-Efficient Distributed Clustering,ASHEED)对无线传感目标跟踪系统簇头能耗进行控制。通过竞争的方式计算通信损耗进行簇头筛选,然后将簇头的数据接收和融合能耗转移到其自身竞争半径内的其他成员节点(代理)来减少簇头的能量消耗。代理的选择是通过通信能耗比较进行的,同时保证簇头和代理位置的合理性,并减少重新聚类的通信能耗。此外,本文还对传统的传感系统能耗模型进行优化,以适应适应异构传感系统的需求。实验结果表明,所提出的方法可以最大限度地平衡簇头和普通节点的能量消耗,保持网络的完整性,并延长目标跟踪传感系统的寿命。基于轨迹预测的异构无线传感目标跟踪系统休眠-唤醒调度优化。本文设计基于稀疏图卷积网络(Sparse Graph Convolution Network,SGCN)行人轨迹预测的误差分析感知节点预调度方法。首先,建立SGCN行人轨迹预测模型,利用稀疏图学习行人的运动趋势及交互特征。然后,对历史预测轨迹与实际轨迹进行误差分析,计算本文提出的预调度半径。最后,以预测坐标为圆心,对预调度半径范围内的异构感知节点进行统一预调度,并对比实际调度节点集与预调度节点集的关系。本模型与成熟的目标跟踪技术相结合可以实现精准的、高能效的调度跟踪。实验结果表明,基于行人轨迹预测的异构感知节点预调度方法能实现更大范围节点预调度,在保证目标跟踪精度的同时降低目标跟踪传感系统的能耗。
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