15、无线传感器网络中的多移动目标跟踪及群体项目管理探索

无线传感器网络中的多移动目标跟踪及群体项目管理探索

无线传感器网络中的多移动目标跟踪

在过去十年中，无线传感器网络（WSN）变得越来越经济实惠，应用领域也不断增加，如战场或交通监控、野生动物研究或医疗保健等。本文聚焦于使用WSN进行目标跟踪，核心问题是利用随机部署的传感器覆盖移动目标，而传感器部署的关键问题在于电池限制。

问题背景与相关工作

• 问题背景 ：存在两种情况，一是传感器电池容量足够在整个时间范围内监控所有目标，此时目标是最小化能耗；二是无法在整个时间范围内监控目标，此时目标是最大化网络寿命，即所有目标被监控的时间。
• 相关工作 ：此前有许多考虑节能的协议被提出，但直到2012年，依赖优化技术的方法较少。例如，Rossi等人提出基于列生成算法并结合遗传算法解决带宽约束下的最大网络寿命问题，但仅适用于静态目标任务；Lin和Lee提出算法用于双向移动对象，将问题表述为0 - 1整数规划问题并应用拉格朗日松弛启发式方法求解；Naderan等人通过确定每个传感器的传感范围解决多目标覆盖问题；还有提出连续线性规划模型处理监控和报告，但假设目标是静态的。

问题描述

在一个区域中，随机部署m个传感器来跟踪n个移动目标，并将传感数据报告给基站。每个传感器i有自己的传感范围$RS_i$、通信范围$RC_i$和初始电池容量$E_i$，可处于活动状态（消耗能量）或睡眠状态（能耗为零）。对于每个目标j，已知其在每个时刻t的位置$T_j(t)$，要求每个目标在任何时候都至少被一个传感器覆盖。解决方法分为离散化、分配和调度三个步骤