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）

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。在此过程中，还要求传感器节点，不仅要储备能量，还需要结合其中的实际情况，对其中的能量进行整合。如表1 所示。

在跟踪中，还需要注意对节点的选择，让其参与到跟踪工作中，综合考虑该节点的通信能量消耗问题。因此，在对其进行设计时，需要考虑跟踪算法，然后综合平衡考虑其中之间的能量消耗情况，不断延长网络的寿命。

2.3 跟踪的可靠性

除了跟踪精度，网络本身的可靠性和安全性也会影响跟踪目标。目前，无线传感网络的可靠性是比较差的，并且目标跟踪方法也并不合理。因此，这就需要对集中式方法进行有效应用，减少其中的开销，综合考虑跟踪方法的有效性和安全性，不断增强网络的安全性和可靠性。

3 目标跟踪技术系统构建模型

3.1 传感模型

在对节点模型进行构建，需要注意功能模块和通讯模块之间的独立性，其中的功能模块主要是负责对周围环境信息地有效采集。此外，通信模块的作用是对数据进行转发和传送，控制其中的消耗能量[3]。

表1：目标跟踪的基本原理

表2：网络模型节点数据

表3：单目标跟踪基本流程

表4：传送树跟踪的流程

技术人员还需要构建节点唤醒机制，其主要在监控区域中，并且其中的传感节点还处于一种睡眠状态，这个时候节点的通讯模块主要以时间T1 作为周期，然后对其中的信息内容进行侦听，当所接收到的其邻居节点发送到特定信息时候，就会会唤醒其中的功能模块，从而实现对数据的采集。同时，实现对传感模型的构建，还能够对网络中的节点进行整合，将其中的能量消耗降到最低，实现对数据的有效采取。

3.2 建立网络模型

在对网络模型进行构建时，还需要注意网络中的所有节点，然后在此基础上，保证节点部署后的有效性，明确坐标的位置。在此过程中，单个节点会对环境的监测范围进行有效控制，从而保证网络模型的安全性。如表2 所示。

4 无线传感网络的目标跟踪技术

4.1 单目标跟踪

首先是需要进行双元检测协作跟踪。在此过程中，需要注意双元检测的目标，在对其进行跟踪的过程中，需要注意传感器的侦测状态：当目标处在传感器侦测距离之内的时候，然后建立双元传感器模型，对其进行优化设计，加强对其中实心点的整合，控制节点的侦测距离，避对检测的准确性带来影响[4]。

同时，还需要注意双元检测传感器是不可以检测到目标的距离，其只能判断目标是否在合理的范围内。其中所检测的目标节点，一般所确定的目标为圆形区域，可以多个节点，对其进行协作，只有只有才能确定目标中的位置信息。当其中的目标在进入侦测区域后，还需要注意节点的密集情况，预防重叠区域对目标位置准确性的影响。

此外，技术人员还需要在双元检测协作的跟踪方式，优化其流程，这种方式主要适用于简单和低廉的传感器节点，也可以的通过大量的密集部署节点，对其中的跟踪精度进行确定，进而保证位置信息的准确性。如表3 所示。

在对信息驱动协作跟踪进行分析时，发现其主要是对移动目标进行侦测和分类的，更需要对传感器节点进行有效协作。对节点中的跟踪数据进行有效融合，然后不断提高其跟踪精度。由于无线传感网络中的节点是非常多的，需要进行协作，才能够更好地降低节点之间的数据通信量。

同时，这种方式还可以应用传感器的节点，对所侦测到的信息以及接收节点信息进行判断，然后获得更准确的目标位置，唤醒传感器节点，在此基础上开展的跟踪活动。在此过程中，还需要注意预测机制，不断减少节点间的通信量，避免能量资源以及通信资源的浪费[5]。

如，在对某个信息驱动中的协作跟踪实例进行分析时，发现网络中主要包含两类传感器节点，其中的目标还会穿过传感器网络中的轨迹，并且圆形的区域主要为传感器节点的范围，可以对其中信息进行整合，分析目标跟踪的状态，实现对不同节点的整合。

但是，受到一些客观因素的影响，其会随着目标移动发生变化。目前，跟踪节点所负责的唤醒跟踪信息，然后将其传递给下一个跟踪节点，实现数据信息的有效性。当目标进入传感器区域的时，其离目标比较近的节点a，会获得目标位置中的初始估计值，然后在此基础上计算出下一时刻的节点b，最后在对其进行跟踪，从而保证侦测数据的准确性和的精度，使其中的信息可以到节点b，进而实现对跟踪节点的有效控制。

4.2 传送树跟踪算法

现如今，大多数的传感器网络在运行中所应用的跟踪算法一般是集中式，并且其中的跟踪信息还需要传送到数据中心，然后对其进行综合性处理，对其中的节点进行整合，实现对数据的收集，通过对局部节点信息的整合，完成目标跟踪任务。如表4 所示。

传送树属于一种由移动目标，其附近的节点可以组成动态的树型结构，其还会受到目标动态移动的影响，然后地添加，或者是删除其中的一些节点，实现对传送树结构的优化，对其进行协作性的跟踪，从而不断减少节点之间的通信开销。

4.3 实现区域查询

无线传感网络系统在初始化时，其中的权重值初始化为0。同时，当目标进入到一块区域后，才会离开该区域，这个时候并不会造成区域权值的实际变化。因此，需要通过对一块区域，对边权值进行统计和判断， 主要检查结果是否为0，如果其为0，就说明该区域中并不存在需要监控的目标[6]。

此外，在特殊的情况下，还需要对此区域中的目标个数， 或者是相关的身份信息进行有效确认，优化其流程，实现对区域不同信息内容的查询，积极发挥目标跟踪技术在无线传感网络中的作用。

4.4 面目标跟踪算法

在对无线的传感器网络的具体运行情况进行跟踪时候，会发现很多情况下需要跟踪面积较大的目标。如果在此过程中，仅仅通过局部节点协作是不能侦测到准确的目标移动轨迹的。因此，需要应用对偶空间转换方法，保证节点参与跟踪的有效性，实现对目标移动轨迹的全面侦测。

此外，加强对对偶跟踪方法的应用，不仅可以有效地解决跟踪问题，还能够将其转换到在对偶空间中的，帮助操作人员可以更加快速地寻找包括目标边界中的映射点子区域。在此过程中，其目标移动的时候，映射点就会进入其他子区域，这个时候所需要唤醒新区域的节点，然后对其进行跟踪，主要目的是让原有区的域中，不再是新区域的节点进行有效转换，将其更好地转入到休眠状态中。

5 结束语

大数据时代背景下，要想保证无线传感网络系统的稳定运行，提高信息传输的准确性，加强对目标跟踪技术的有效应用，实现对不同数据信息跟踪，保证目标位置的准确性，实现对节点的全面整合，减少节点之间的能量消耗，从而不断提高无线传感网络的实际运行效率。