分布式Zigbee多節(jié)點傳感器數(shù)據(jù)融合軌跡關聯(lián)

摘要 數(shù)據(jù)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。文中通過對分布式Zigbee多節(jié)點傳感器數(shù)據(jù)融合中的軌跡關聯(lián)問題進行探討，對節(jié)點狀態(tài)估算進行推導，形成節(jié)點狀態(tài)估算算法，提供了簡單、方便、實用的軌跡關聯(lián)算法。
關鍵詞 Zigbee；傳感器；軌跡關聯(lián)；目標跟蹤

分布式Zigbee多節(jié)點傳感器結(jié)構，以用較低的費用獲得較高的可靠性和實用性，可以減少數(shù)據(jù)總線的頻寬和數(shù)據(jù)處理的要求；當一個傳感器的性能降低時，其觀察結(jié)果對整個傳感器的信息融合性能和結(jié)果的影響較小；同時，可以逐步增加數(shù)據(jù)采集節(jié)點的數(shù)量，使系統(tǒng)的結(jié)構適應控制中心的操作要求，并有與集中式結(jié)構相同或類似的精度。設計新的多傳感器數(shù)據(jù)交換系統(tǒng)時，分布式結(jié)構已成為優(yōu)先選擇的方案。分布式結(jié)構在交通管制、監(jiān)視系統(tǒng)和多平臺數(shù)據(jù)融合系統(tǒng)有著廣泛的應用前景。在分布式多傳感器壞境中，每個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信息。那么，一個重要的問題是Zigbee路由節(jié)點，如何判斷來自不同節(jié)點的兩個信息是否表示同一個目標信息，也就是軌跡關聯(lián)問題；解決了軌跡關聯(lián)問題，實際上也就解決了Zigbee多節(jié)點傳感器覆蓋區(qū)域中的重復跟蹤問題。
對于Zigbee節(jié)點N>2的多節(jié)點情況，所有節(jié)點不僅存在著共同的公共監(jiān)視區(qū)，而且各節(jié)點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個節(jié)點的公共監(jiān)視區(qū)；Ⅱ區(qū)為節(jié)點N1和N2間的公共區(qū)；Ⅲ區(qū)為節(jié)點N2和N3間的公共區(qū)；Ⅳ區(qū)為節(jié)點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進行數(shù)據(jù)關聯(lián)校驗，然后再進行N2和N3數(shù)據(jù)關聯(lián)校驗，這樣I區(qū)的軌跡多關聯(lián)了二次；由于關聯(lián)在數(shù)學上是等價關系，即對I區(qū)的軌跡而言，N1與N2關聯(lián)校驗一次之后，再對N2和N3進行一次關聯(lián)校驗即可。因此，N1與N3關聯(lián)校驗時可不考慮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I區(qū)各節(jié)點公共區(qū)的軌跡也可以單獨處理，有兩種方法：一種是N1和N2關聯(lián)，然后N3和N2關聯(lián)，再運用等價關系的可傳遞性形成N個節(jié)點的共同關聯(lián)軌跡。另一種方法是將其化成多節(jié)點分配問題，共同監(jiān)視區(qū)軌跡處理完后，再分別處理兩個節(jié)點間的重疊區(qū)的軌跡。這兩種方法的優(yōu)點是直觀、簡單、容易理解、工程上容易實現(xiàn)，當節(jié)點N較少時處理速度較快；但當節(jié)點N較多時處理速度成倒指數(shù)規(guī)律衰減，同時，這種處理方式缺乏嚴格的數(shù)學描述。所以，為提高分析軌跡關聯(lián)的科學性、嚴密性，下面采用多節(jié)點分配方法探討Zigbee多節(jié)點傳感器數(shù)據(jù)融合中的軌跡關聯(lián)問題。

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(shù)可表示為

式中，Z0j2j3是3個傳感器對位于目標真實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(shù)為

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