Abstract
This paper evaluates the positioning and tracking performance of Extended Kalman Filter (EKF) in wireless sensors network. The EKF is a linear approximation of statistical Kalman Filter (KF) and has the capability to work efficiently in non- linear systems. The EKF is based on an iterative process of estimating current state information from the previously estimated state. Its working is based on the linearization of observation model around the mean of current state information. The EKF has small computation complexity and requires low memory compared to other Bayesian algorithms which makes it very suitable for low powered mobile devices. This paper evaluates the localization and tracking performance of EKF for (i) Position (P) model, (ii) Position-Velocity (PV) model and (iii) Position-Velocity-Acceleration (PVA) model. The EKF processes distance measurements from cricket sensors that are acquired through time difference of arrival between ultrasound and Radio Frequency (RF) signals. Further, localization performance under varying number of beacons/sensors is also evaluated in this paper
چکیده
این مقاله موقعیت‌یابی و ردیابی فیلتر کالمن توسعه یافته (EKF) در شبکه حسگر بی‌سیم را ارزیابی می‌کند. EKF یک برآورد خطی ار فیلتر کالمن (FK) آماری است و دارای قابلیت عملکرد کارآمد در سیستم‌های غیر‌خطی است. EKF مبتنی بر یک فرآیند تکراری جهت برآورد اطلاعات وضعیت جاری از وضعیت برآورد شده قبلی است. عملکرد این الگوریتم مبتنی بر خطی سازی مدل در حال مشاهده بر اساس اطلاعات وضعیت جاری است. EKF دارای پیچیدگی محاسباتی کمی است و در مقایسه با سایر الگوریتم‌های بیزین نیازمند حافظه کمتری می‌باشد که این امر آن را به الگوریتمی بسیار مناسب برای دستگاه‌های متحرک دارای توان پایین تبدیل می‌کند. این مقاله کارایی مکان‌یابی و ردیابی EKF را برای (1) مدل موقعیت (P)، (2) مدل موقعیت – سرعت (PV) و (3) مدل موقعیت – سرعت – شتاب (PVA) ارزیابی می‌کند. EKF مقادیر فاصله مربوط به حسگر‌های cricket را پردازش می‌کند که از طریق تفاوت زمانی میان سیگنال‌های فرکانس رادیویی (RF) و فراصوت بدست می‌آیند. علاوه بر این، در این مقاله کارایی مکان‌یابی بر اساس تعداد متغیری از beacon ها و حسگر‌ها ارزیابی شده است.
1-مقدمه
مکان‌یابی سریع و دقیق در بسیاری از کاربرد‌های شبکه‌های حسگر بی‌سیم (WSN) امری بسیار مهم است. این کاربرد‌ها عبارتند از: سیستم‌های امنیتی برای وسایل نقلیه یا ساختمان‌ها، موقعیت‌یابی/ ناوبری داخلی، نظارت بر پل‌ها یا ساختمان‌ها، نظارت بر سلامت ماشین‌های صنعتی، کاربرد‌های نظامی و غیره. به منظور بهبود دقت مکان‌یابی/ موقعیت‌یابی در کاربرد‌های مهم و حساس، روش‌های مختلفی پیشنهاد شده است...