分布式Zigbee多節點(diǎn)傳感器數據融合軌跡關(guān)聯(lián)

摘要 數據處理的速度不但取決于計算機本身，而且在一定程度上取決于的算法復雜程度，算法運算量的大小直接影響到設備運行的質(zhì)量。文中通過(guò)對分布式Zigbee多節點(diǎn)傳感器數據融合中的軌跡關(guān)聯(lián)問(wèn)題進(jìn)行探討，對節點(diǎn)狀態(tài)估算進(jìn)行推導，形成節點(diǎn)狀態(tài)估算算法，提供了簡(jiǎn)單、方便、實(shí)用的軌跡關(guān)聯(lián)算法。
關(guān)鍵詞 Zigbee；傳感器；軌跡關(guān)聯(lián)；目標跟蹤

分布式Zigbee多節點(diǎn)傳感器結構，以用較低的費用獲得較高的可靠性和實(shí)用性，可以減少數據總線(xiàn)的頻寬和數據處理的要求；當一個(gè)傳感器的性能降低時(shí)，其觀(guān)察結果對整個(gè)傳感器的信息融合性能和結果的影響較??；同時(shí)，可以逐步增加數據采集節點(diǎn)的數量，使系統的結構適應控制中心的操作要求，并有與集中式結構相同或類(lèi)似的精度。設計新的多傳感器數據交換系統時(shí)，分布式結構已成為優(yōu)先選擇的方案。分布式結構在交通管制、監視系統和多平臺數據融合系統有著(zhù)廣泛的應用前景。在分布式多傳感器壞境中，每個(gè)傳感器都有自己的信息處理系統，并且各系統中都收集了大量的目標信息。那么，一個(gè)重要的問(wèn)題是Zigbee路由節點(diǎn)，如何判斷來(lái)自不同節點(diǎn)的兩個(gè)信息是否表示同一個(gè)目標信息，也就是軌跡關(guān)聯(lián)問(wèn)題；解決了軌跡關(guān)聯(lián)問(wèn)題，實(shí)際上也就解決了Zigbee多節點(diǎn)傳感器覆蓋區域中的重復跟蹤問(wèn)題。
對于Zigbee節點(diǎn)N>2的多節點(diǎn)情況，所有節點(diǎn)不僅存在著(zhù)共同的公共監視區，而且各節點(diǎn)間也可能存在局部公共監視區，如圖1給出了Zi-gbee節點(diǎn)N=3情況下的公共監視區平面示意圖。其中，I區為3個(gè)節點(diǎn)的公共監視區；Ⅱ區為節點(diǎn)N1和N2間的公共區；Ⅲ區為節點(diǎn)N2和N3間的公共區；Ⅳ區為節點(diǎn)N3和N1間的公共區。從示意圖中不難看出，可以通過(guò)N1分別和N2、N3進(jìn)行數據關(guān)聯(lián)校驗，然后再進(jìn)行N2和N3數據關(guān)聯(lián)校驗，這樣I區的軌跡多關(guān)聯(lián)了二次；由于關(guān)聯(lián)在數學(xué)上是等價(jià)關(guān)系，即對I區的軌跡而言，N1與N2關(guān)聯(lián)校驗一次之后，再對N2和N3進(jìn)行一次關(guān)聯(lián)校驗即可。因此，N1與N3關(guān)聯(lián)校驗時(shí)可不考慮I區的軌跡，而只考慮他們之間的監視公共區(Ⅳ區)軌跡；對I區各節點(diǎn)公共區的軌跡也可以單獨處理，有兩種方法：一種是N1和N2關(guān)聯(lián)，然后N3和N2關(guān)聯(lián)，再運用等價(jià)關(guān)系的可傳遞性形成N個(gè)節點(diǎn)的共同關(guān)聯(lián)軌跡。另一種方法是將其化成多節點(diǎn)分配問(wèn)題，共同監視區軌跡處理完后，再分別處理兩個(gè)節點(diǎn)間的重疊區的軌跡。這兩種方法的優(yōu)點(diǎn)是直觀(guān)、簡(jiǎn)單、容易理解、工程上容易實(shí)現，當節點(diǎn)N較少時(shí)處理速度較快；但當節點(diǎn)N較多時(shí)處理速度成倒指數規律衰減，同時(shí)，這種處理方式缺乏嚴格的數學(xué)描述。所以，為提高分析軌跡關(guān)聯(lián)的科學(xué)性、嚴密性，下面采用多節點(diǎn)分配方法探討Zigbee多節點(diǎn)傳感器數據融合中的軌跡關(guān)聯(lián)問(wèn)題。

丟失目標，而傳感器j2和j3的測量源于目標t，則這一情況的似然函數可表示為

式中，Z0j2j3是3個(gè)傳感器對位于目標真實(shí)位置向量處的同一目標的測量集合；PDs是傳感器s的檢測概率；表示傳感器s的第js測量值。這一事件的似然函數為

式中，u(js)為二值示性函數，當js=0時(shí)，u(js)=0；否則，u(js)=1。