Object-Tracking in Mobile Anchors(OTMA)

因為我們希望提出適合在移動式無線感測網路的追蹤物件方法，前面提過 CD Hybrid、DVT Hybrid、SSVT 三個方法都可以在移動式無線感測網路上運作，

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但是我們也一直思考，是否可以針對移動式無線感測網路的特性來提出一個更適 用移動式無線感測網路的方法。後來我們發現一個特性，當無線感測網路裡的 Anchor 都是可移動的時候，我們就無法保證 Anchor 的覆蓋率足夠讓物件追蹤的 路徑可以保持一定的程度。將無線感測網路從靜態轉換成可移動，本來最主要的 目的就是降低整個無線感測網路的 Anchor 使用量，同時如果網路本身 Anchor 數量就少的話，還可以增加物件被定位到的機會。但是如果讓 Anchor 可以移動 卻反而降低物件追蹤的完整，這就反而本末倒置了，所以我們提出了一個想法。

如果無線感測網路中 Anchor 是可以移動的，除了讓它隨機移動之外，我們是不 是也可以在某些時候控制它的移動方式，解決移動式無線感測網路的覆蓋率問 題。

在 OTMA 方法裡，我們在物件追蹤時使用 SSVT 的方法。Anchor 移動的方 式基本概念是，Anchor 收到物件發出的訊號後，它與它的鄰居將不再是隨機移 動，而是會追著物件跑。但是這個概念會遭遇三個問題。

1. 當感測網路的 Anchor 數量不多的時候，如果沒有限制追逐物件的 Anchor 數量，最後會造成所有的 Anchor 都黏著物件，這樣會導致網路節點分佈非常不 平均，這對感測網路不一定的是好的結果。

2. 如果有多個物件，當兩個物件相遇的時候，該怎麼決定 Anchor 應該追逐哪 個物件。

3. Anchor 如何追逐物件。

為了解決第一個問題，我們限制每個物件同時被 Anchor 追逐的數量，但是 用來進行 SSVT 定位的 Anchor 數量並不限制，例如圖 3-10 所示，Anchor A、B、

C、D、E 都是屬於物件 1 的群組 G1，所以 Anchor 會追著物件 1 跑，假設當前 追逐數量限制為 5，此時剛好也有個 Anchor F 移動經過，雖然 F 已經無法加入 G1 群組，但是他仍然會參與 SSVT 的定位過程。

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Object Anchor Moving Path A,G1

B,G1 C,G1

D,G1

F Object 1

E,G1

圖 3-10 OTMA 方法問題 1 範例

對於 Anchor 追逐的數量，我們實作了一些模擬來測試追逐數量對平均定位 誤差的影響。模擬的數據如圖 3-11 所示，我們模擬了兩種 Anchor 密度，調整限 制追逐數量從 2 到 7。從圖可以看出當 Anchor 數量少的時候，限制數量對定位 誤差的影響也會比較明顯。兩種 Anchor 密度在一開始會隨著限制數量的增加而 大幅降低定位誤差，但是到了 4、5 的時候，對於定位誤差的影響開始減緩，所 以根據這個結果，在 OTMA 的方法裡，我們設定最大追逐數量限制為 5。然而 當整體無線感測網路的 Anchor 密度並不是很高的時候或物件數量多的時候，為 了讓物件可以被足夠的 Anchor 追逐，可以視實際情況調降追逐的限制數量，例 如目前有 30 個 Anchor，可是卻有 10 個物件，此時就可以把追逐數量限制調降 為 2 或 3。

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圖 3-11 OTMA 中 Anchor 追逐數量對平均定位誤差影響

對於第二個問題，我們利用「群組」的概念，追逐同一個物件的 Anchor 會 屬於同一個群組，所以即使兩個物件相遇，Anchor 還是會追逐各自的物件。

最後說明 Anchor 如何追逐物件。首先當 Anchor 收到物件訊號的時候，會先 判斷該物件現在被幾個 Anchor 所追逐，如果未超過追逐個數上限，它與它的鄰 居則會加入該物件的群組(當然 Anchor 會依序加入群組，以不超過追逐個數上限 為原則)，跟著其他的 Anchor 一起追逐物件，例如範例圖 3-12。

Object

Estimated Point Anchor

Anchor Moving Direction Object Moving Direction C

B

A

Next Position

圖 3-12 OTMA 的 Anchor 追逐範例

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範例圖 3-12 說明，物件移動穿過 Anchor A 的感測圓後產生評估位置，下 一個回合要再移動的時候，Anchor A、B、C 就不再隨機移動，而是朝著評估位 置移動。

這個方法在追逐的 Anchor 數量少的時候(2 顆以下)，還是很容易追丟物件，

甚至造成定位誤差反而上升，這是因為 Anchor 數量少的時候定位準確度也低，

所以才會很容易追丟或追歪，但是至少會比隨機移動的方式增加更多偵測到物件 的機會。可是這個方法在隨著後期追逐物件與參與定位的 Anchor 數量上升，準 確度會越來越高，同時也會更不容易追丟物件。