无线传感器网络中分布式容错目标跟踪

运动目标跟踪作为无线传感器网络的一个重要功能，在军事领域和民用领域都有广泛的应用。本项目针对传感器网络进行分布式协同容错目标跟踪研究，重点考虑目标跟踪实际应用中的节点故障、链接故障以及局部估计相关性未知等问题。采用分布式状态估计和故障检测理论等工具，给出分布式协同容错目标状态估计方法；并在此基础上提出一种基于分簇结构对等传感器网络的混合式状态估计融合框架，以及不依赖于局部估计相关性的稳健估计融合算法，使其具有融合精度高、能量消耗低、通信代价小等优势，并且对丢包和网络拓扑具有较强的可靠性。本项目的难点和关键问题包括链接故障情况下基于中值一致性的分布式非线性滤波器及其收敛性、稳定性分析，面向协同目标跟踪的节点调度与管理，稳健融合算法与混合融合框架等。其宗旨在于提出一套完整的分布式协同容错目标状态估计方法及其混合式估计融合框架，完善无线传感器网络目标跟踪理论，并为其工程化与实用化奠定基础。

针对无线传感器网络分布式目标跟踪应用中的实际问题，本项目重点考虑了测量野值、动态拓扑以及局部估计相关性未知等因素开展研究。主要研究内容主要包括:测量无关/相关的抗野值（无味）卡尔曼滤波器、相关性未知情况下的稳健估计融合方法与融合框架、动态拓扑条件下的分布式协同目标跟踪、基于压缩感知和图论的节点调度问题、以及分布式容错目标跟踪原型系统的开发。通过项目研究提出了一套完整的分布式协同容错目标状态估计方法与融合框架，完善了无线传感器网络目标跟踪理论，并为其工程化与实用化奠定基础。项目研究成果包括SCI期刊论文7篇、EI收录论文8篇；先后派出4人次参加国内外学术会议，培养研究生6名。