基于无迹卡尔曼滤波的移动目标跟踪算法*
2021-01-22徐义晗
徐义晗
(1.淮安信息职业技术学院,江苏 淮安 223003;2.江苏省软件测试工程技术研究开发中心,江苏 淮安 223003)
0 引言
随着传感技术的迅速发展,无线传感网络(Wireless Sensor Networks,WSNs)在交通、环境监测等方面得到广泛应用[1],而节点的定位与跟踪是这些应用的基本要求。在实际应用中,目标的移动加大了定位和跟踪的难度。
定位和跟踪本质上都是估计目标的位置。由于成本低、易操作,基于接收信号强度指示(Received Signal Strength Indicator,RSSI)的测距定位得到广泛应用[2-3]。然而,基于RSSI 测距定位的主要问题在于RSSI 值与所测的距离间存在非线性关系。噪声、信号衰减等原因都会影响它们的非线性关系。目前,研究人员针对基于RSSI 测距定位的目标跟踪问题进行了大量研究[4]。主要的研究工作在于通过合适的回归贝叶斯滤波处理RSSI 值,如卡尔曼滤波(Kalman Filter,KF)[5-7]和粒子滤波(Partical Filter,PF)[8-9]。基于KF 或PF 系统主要取决于噪声分布的统计信息。相比于KF,PF 在处理测量值的非线性方面存在优势,但是它的计算复杂度远高于KF。无迹KF(Unscented KF,UKF)提高了KF 在处理系统非线性问题的性能[10-11]。文献[11]提出了基于UKF 的定位和跟踪算法,通过多个传感节点测量估计行人的移动轨迹。文献[12]提出基于人工神经网络(Artificial Neural Networks,ANN)的室内定位算法,定位的平均精度为1.79 m。利用神经网络建立不同信号接收强度与节点位置间关系。文献[13]将机器学习与KF 进行结合,跟踪移动目标。实际上,移动模型和测量模型是非线性的。相比于KF,UKF 能够有效地处理非线性模型,它通过无先导变换,处理非线性关系。
为此,提出无迹卡尔曼滤波的移动目标跟踪算法(Unscented KF-based mobile Target Tracking,UKTT)。……
