传感器网络节点定位与协作跟踪

无线传感器网络在环境监测、医疗卫生、军事以及商业等领域具有广泛的应用前景。作为无线传感器网络的关键技术，节点定位与协作跟踪是计算机、控制和通信等学科众多专家学者致力研究的参数估计课题。无线传感器网络资源受限，且应用场景多样，使节点定位与协作跟踪的研究面临诸多的挑战。本书首先介绍了无线传感器网络的研究情况，然后系统归纳了节点定位技术和协作跟踪算法，进而针对室内复杂环境提出了室内人员定位算法,结合野外环境设计三维节点定位算法，并针对资源受限条件下协作跟踪问题，提出了基于粒子群优化的协作跟踪算法、基于贝叶斯理论的多传感器交互滤波算法以及基于后验克劳拉美下界的机动目标跟踪算法。最后围绕现实复杂的危险气体泄漏场景，有针对性地推导了相应的气体源扩散模型，并提出了多种场景下危险气体源参数估计算法。

无线传感器网络在环境监测、医疗卫生、军事以及商业等领域具有广泛的应用前景。作为无线传感器网络的关键技术，节点定位与协作跟踪是计算机、控制和通信等学科众多专家学者致力研究的参数估计课题。无线传感器网络资源受限，且应用场景多样，使节点定位与协作跟踪的研究面临诸多的挑战。本书首先介绍了无线传感器网络的研究情况，然后系统归纳了节点定位技术和协作跟踪算法，进而针对室内复杂环境提出了室内人员定位算法,结合野外环境设计三维节点定位算法，并针对资源受限条件下协作跟踪问题，提出了基于粒子群优化的协作跟踪算法、基于贝叶斯理论的多传感器交互滤波算法以及基于后验克拉美罗下界的机动目标跟踪算法。最后围绕现实复杂的危险气体泄漏场景，有针对性地推导出了相应的气体源扩散模型，并提出了多种场景下危险气体源参数估计算法。 本书适合电子信息类的研究生和高年级的本科生阅读，也可以供广大对传感器网络技术感兴趣的工程技术人员参考。

刘志刚，工学博士，教授，1975年生于河南新乡。2004年和2007年在东北大学控制理论与控制工程专业分别获得硕士学位和博士学位。主要从事认知信号处理、传感器网络和工程优化等方面的研究。先后参与教育部重点项目，博士点基金以及国家自然科学基金等项目研究工作，目前承担省部级项目4项。在国内外的重要期刊和国际会议上发表学术论文60多篇，其中被SCI、EI收录40多篇。

第1章 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 研究现状
1.2.1 节点定位技术研究现状
1.2.2 协作跟踪技术研究现状
1.3 章节安排
参考文献
第2章 无线传感器网络节点定位和协作跟踪技术
2.1 节点定位
2.1.1 节点定位原理
2.1.2 定位系统
2.1.3 性能评价
2.2 协作跟踪
2.2.1 目标跟踪算法
2.2.2 协作跟踪方案
2.2.3 评价指标
2.3 本章小结
参考文献
第3章 室内复杂环境下节点定位算法
3.1 路径损耗模型
3.2 室内测距模型参数辨识
3.3 室内定位方案
3.4 人员定位实验
3.5 本章小结
参考文献
第4章 野外环境下三维节点定位算法
4.1 网络模型
4.2 三维辅助定位算法
4.3 定位误差和能量消耗分析
4.4 仿真实验
4.5 本章小结
参考文献
第5章 基于粒子群优化的协作跟踪算法
5.1 系统描述
5.2 多传感器协作跟踪方案
5.2.1 高斯粒子滤波
5.2.2 多传感器数据融合
5.3 基于粒子群优化的动态簇组织算法
5.3.1 基于位置预测的簇成员节点选择
5.3.2 基于粒子群优化的簇头节点选择
5.4 仿真实验
5.5 本章小结
参考文献
第6章 基于贝叶斯理论的多传感器交互滤波算法
6.1 问题描述
6.2 接力卡尔曼算法
6.2.1 状态和协方差更新
6.2.2 预测方程
6.2.3 传感器概率更新
6.3 多传感器交互滤波算法
6.4 后验克拉美罗下界
6.5 仿真实验
6.5.1 PCRLB
6.5.2 IMSF的性能
6.5.3 传感器概率
6.6 本章小结
参考文献
第7章 基于后验克拉美罗下界的机动目标跟踪算法
7.1 相关工作
7.2 问题描述
7.3 多模型后验克拉美罗下界
7.4 通信受限节点调度策略
7.5 模型参数预测
7.6 仿真实验
7.7 本章小结
参考文献
第8章 连续泄漏稳态气体源参数估计算法
8.1 连续泄漏稳态气体源参数估计模型
8.1.1 有风条件下稳态气体扩散模型
8.1.2 稳态气体源参数估计状态空间模型
8.2 连续泄漏稳态气体源参数估计算法
8.2.1 稳态气体源参数的粗估计
8.2.2 确定粒子滤波的似然函数
8.2.3 基于粒子滤波的稳态气体源参数估计算法
8.3 气体源参数估计性能分析
8.3.1 气体源参数估计CRLB的定义
8.3.2 气体源参数估计的CRLB推导
8.4 仿真实验与结果分析
8.4.1 实验条件
8.4.2 实验结果与分析
8.5 本章小结
参考文献
第9章 连续泄漏非稳态气体源参数估计算法
9.1 连续泄漏非稳态参数估计模型
9.1.1 二维非稳态气体扩散模型
9.1.2 传感器测量模型
9.2 连续泄漏非稳态气体源参数估计算法
9.2.1 构造目标优化函数
9.2.2 基于多种群遗传算法的非稳态气体源参数估计算法
9.3 仿真实验与结果分析
9.3.1 仿真条件
9.3.2 仿真结果与分析
9.4 本章小结
参考文献
第10章 瞬时泄漏气体源参数估计算法
10.1 瞬时泄漏气体源参数估计模型
10.1.1 有风条件下瞬时气体扩散模型
10.1.2 瞬时气体源参数估计状态空间模型
10.2 基于高斯粒子滤波的瞬时气体源参数估计算法
10.2.1 瞬时气体源参数的粗估计
10.2.2 基于高粒子滤波的瞬时气体源参数估计方法
10.3 瞬时气体源参数估计性能分析
10.4 仿真实验与结果分析
10.4.1 实验条件
10.4.2 实验结果与分析
10.5 本章小结
参考文献
附录A 矩阵求逆
附录B 预测距离的推导