三维无线多媒体传感器网络全视域表面动态覆盖技术研究

The project is set in 3D multimedia sensor network monitoring, constructs 3D dynamic sensing model in multimedia sensor network to meet the specific needs of target tracking and location by means of analyzing the geometry correlation between target location and target image formation; searches the full vision surface covering method and proposes geometry seamless integration algorithm, introduces multiple dimension function mobile interpolation method in constructing irregular triangle network based on terrain model, implements stereoscopic covering and 3D visualization of irregular surface covering; explores dynamic consistent covering technique in multimedia sensor network, proposes distributional dynamic covering control algorithm and consistent sensing covering control algorithm, designs velocity control regulation based on cooperating sensing model for the nodes in multimedia network to complete dynamic consistent sensing covering mission. The research production brings enlightenment to multimedia sensor network covering control theory and algorithm research，promotes the omnibearing covering monitoring technology such as target tracking and location and offers new techniques for forest resource and conflagration monitoring, desertification monitoring, wildlife and wetland investigation.

本项目以面向三维场景的多媒体传感器网络监测为背景，通过目标物理位置与目标成像之间几何关系的分析，建立面向目标跟踪、定位等特定监测需求的多媒体传感器网络的三维动态感知模型；探索多媒体传感器网络的全视域表面覆盖方法，提出基于非规则三角网的几何无缝集成算法，从构建地形模型的非规则三角网入手，引入多面函数移动内插法，实现立体覆盖以及不规则表面覆盖的三维可视化；探索多媒体传感器网络的动态持续覆盖方法，提出基于分布式的动态覆盖控制算法和基于持续感知的覆盖控制算法，从协作感知覆盖模型入手，设计多媒体传感器节点的速度控制律来完成动态持续感知覆盖任务。项目的研究成果将为多媒体传感器网络覆盖控制理论及算法研究带来新的启示，对面向目标跟踪、定位等全方位覆盖监测的发展产生积极的推动作用，也将为祁连山生态保护区内森林资源监测、荒漠化监测、野生动植物调查、湿地调查和森林火灾监测提供新的技术。

针对无线多媒体传感器网络的三维动态感知模型问题、三维场景的全视域表面覆盖问题以及动态持续覆盖问题。项目组做了以下研究：.无线多媒体传感器网络的三维动态感知模型节点定位算法和节点覆盖算法研究。为提高节点定位精度，在三维定位方面，提出了基于节点模糊信息的定位算法，模糊信息包括节点之间的方向角和俯仰角，引入移动锚节点、简单Delaunay三角剖分、虚拟分层等相关知识进行研究。在三维覆盖方面，主要研究了基于蚁群优化的区域覆盖增强算法、基于虚拟势力的区域覆盖算法、基于voronoi图的栅栏覆盖算法和基于非规则三角网的几何无缝集成算法。这些算法均从传感器节点的物理位置与成像的几何关系入手，分析研究了多媒体传感器节点的感知半径、感知方向、感知夹角、视域以及通信半径，对多媒体传感器节点的覆盖区域定位进行了建模。.在无线传感器网络移动代理路由和数据融合方面，提出了一种基于小波变换的分布式WSN数据融合模型，基于冗余度的MA路由算法、基于蚁群优化的无线传感器网络移动代理路由算法、一种动态能量感知的节点休眠调度算法、一种基于邻节点分类的调度算法。.课题组成员共发表学术论文35篇，其中，SCI收录数2篇，EI收录9篇。申请软件著作权5项，参加国内国际会议31人次。培养青年骨干教师3名，硕士研究生19名。申请项目包括国家自然科学基金两项（项目号：61762079， 61662070）；申请甘肃省科技重点研发项目两项（项目号：1604FKCA097，17YF1GA015)；甘肃省科技创新项目两项（项目号：17CX2JA037，17CX2JA039）。.为了将相关算法进行验证，课题组设计了“祁连山生态保护区哈溪示范点物联网综合监测平台”，将理论研究应用在生态监测中。同时课题组研究设计了 “基于物联网的甘肃省道地中药材质量安全跟踪系统”，该系统实现了在中药种植生产过程中相关生长环境数据的感知和管理。