分布式Zigbee多節(jié)點(diǎn)傳感器數(shù)據(jù)融合軌跡關(guān)聯(lián)

摘要 數(shù)據(jù)處理的速度不但取決于計(jì)算機(jī)本身，而且在一定程度上取決于的算法復(fù)雜程度，算法運(yùn)算量的大小直接影響到設(shè)備運(yùn)行的質(zhì)量。文中通過對(duì)分布式Zigbee多節(jié)點(diǎn)傳感器數(shù)據(jù)融合中的軌跡關(guān)聯(lián)問題進(jìn)行探討，對(duì)節(jié)點(diǎn)狀態(tài)估算進(jìn)行推導(dǎo)，形成節(jié)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(biāo)跟蹤

分布式Zigbee多節(jié)點(diǎn)傳感器結(jié)構(gòu)，以用較低的費(fèi)用獲得較高的可靠性和實(shí)用性，可以減少數(shù)據(jù)總線的頻寬和數(shù)據(jù)處理的要求；當(dāng)一個(gè)傳感器的性能降低時(shí)，其觀察結(jié)果對(duì)整個(gè)傳感器的信息融合性能和結(jié)果的影響較??；同時(shí)，可以逐步增加數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)的數(shù)量，使系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)適應(yīng)控制中心的操作要求，并有與集中式結(jié)構(gòu)相同或類似的精度。設(shè)計(jì)新的多傳感器數(shù)據(jù)交換系統(tǒng)時(shí)，分布式結(jié)構(gòu)已成為優(yōu)先選擇的方案。分布式結(jié)構(gòu)在交通管制、監(jiān)視系統(tǒng)和多平臺(tái)數(shù)據(jù)融合系統(tǒng)有著廣泛的應(yīng)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(tǒng)，并且各系統(tǒng)中都收集了大量的目標(biāo)信息。那么，一個(gè)重要的問題是Zigbee路由節(jié)點(diǎn)，如何判斷來自不同節(jié)點(diǎn)的兩個(gè)信息是否表示同一個(gè)目標(biāo)信息，也就是軌跡關(guān)聯(lián)問題；解決了軌跡關(guān)聯(lián)問題，實(shí)際上也就解決了Zigbee多節(jié)點(diǎn)傳感器覆蓋區(qū)域中的重復(fù)跟蹤問題。
對(duì)于Zigbee節(jié)點(diǎn)N>2的多節(jié)點(diǎn)情況，所有節(jié)點(diǎn)不僅存在著共同的公共監(jiān)視區(qū)，而且各節(jié)點(diǎn)間也可能存在局部公共監(jiān)視區(qū)，如圖1給出了Zi-gbee節(jié)點(diǎn)N=3情況下的公共監(jiān)視區(qū)平面示意圖。其中，I區(qū)為3個(gè)節(jié)點(diǎn)的公共監(jiān)視區(qū)；Ⅱ區(qū)為節(jié)點(diǎn)N1和N2間的公共區(qū)；Ⅲ區(qū)為節(jié)點(diǎn)N2和N3間的公共區(qū)；Ⅳ區(qū)為節(jié)點(diǎn)N3和N1間的公共區(qū)。從示意圖中不難看出，可以通過N1分別和N2、N3進(jìn)行數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)校驗(yàn)，然后再進(jìn)行N2和N3數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)校驗(yàn)，這樣I區(qū)的軌跡多關(guān)聯(lián)了二次；由于關(guān)聯(lián)在數(shù)學(xué)上是等價(jià)關(guān)系，即對(duì)I區(qū)的軌跡而言，N1與N2關(guān)聯(lián)校驗(yàn)一次之后，再對(duì)N2和N3進(jìn)行一次關(guān)聯(lián)校驗(yàn)即可。因此，N1與N3關(guān)聯(lián)校驗(yàn)時(shí)可不考慮I區(qū)的軌跡，而只考慮他們之間的監(jiān)視公共區(qū)(Ⅳ區(qū))軌跡；對(duì)I區(qū)各節(jié)點(diǎn)公共區(qū)的軌跡也可以單獨(dú)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(yùn)用等價(jià)關(guān)系的可傳遞性形成N個(gè)節(jié)點(diǎn)的共同關(guān)聯(lián)軌跡。另一種方法是將其化成多節(jié)點(diǎn)分配問題，共同監(jiān)視區(qū)軌跡處理完后，再分別處理兩個(gè)節(jié)點(diǎn)間的重疊區(qū)的軌跡。這兩種方法的優(yōu)點(diǎn)是直觀、簡(jiǎn)單、容易理解、工程上容易實(shí)現(xiàn)，當(dāng)節(jié)點(diǎn)N較少時(shí)處理速度較快；但當(dāng)節(jié)點(diǎn)N較多時(shí)處理速度成倒指數(shù)規(guī)律衰減，同時(shí)，這種處理方式缺乏嚴(yán)格的數(shù)學(xué)描述。所以，為提高分析軌跡關(guān)聯(lián)的科學(xué)性、嚴(yán)密性，下面采用多節(jié)點(diǎn)分配方法探討Zigbee多節(jié)點(diǎn)傳感器數(shù)據(jù)融合中的軌跡關(guān)聯(lián)問題。

丟失目標(biāo)，而傳感器j2和j3的測(cè)量源于目標(biāo)t，則這一情況的似然函數(shù)可表示為

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

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