[發明專利]基于BFGS擬牛頓法的信號源定位方法

有效

• 申請號: 201310054238.8
• 申請日: 2013-01-31
• 公開（公告）號: CN103135094A
• 公開（公告）日: 2013-06-05
• 發明（設計）人: 李贊;任妘梅;郝本建;高瑞;杜軍朝;劉慧;吳海游;季雷;馬幗嶸;胡易谷
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學
• 主分類號: G01S5/04
• 分類號: G01S5/04
• 代理公司: 陜西電子工業專利中心 61205
• 代理人: 田文英;王品華

1.一種基于BFGS擬牛頓法的信號源定位方法，其具體實現步驟如下：

(1)獲得測量值：

1a)在空間分布的無線傳感器節點中任選一個作為參考監測節點，其余的無線傳感器節點作為輔助監測節點；

1b)將參考監測節點與輔助監測節點接收信號的互相關函數最大值所對應的相關運算滯后時間作為到達時間差的測量值；

1c)按照下式計算到達增益比的測量值；

g＝R(ξ)/(V(ξ)-U(ξ))

其中，g表示到達增益比的測量值，R(ξ)表示參考監測節點與輔助監測節點接收信號的互相關函數，V(ξ)表示參考監測節點接收信號的自相關函數，U(ξ)表示參考監測節點處噪聲的自相關函數，ξ表示兩個接收信號之間相關運算滯后時間；

(2)根據真實值等于測量值減去測量誤差的關系，得到定位誤差方程：

δ=b-GvvTv]]>

其中，δ表示定位測量誤差向量，b表示定位誤差方程的常數向量；G表示定位誤差方程系數矩陣，v表示目標源的位置坐標值與參考監測節點位置坐標值的差；

(3)獲得定位誤差方程的解：

3a)將定位誤差方程最小二乘估計結果的前三項作為BFGS擬牛頓法定位的迭代初始值，設置一個大于零的迭代終止允許誤差值，最大迭代次數為1000次；

3b)判斷目標代價函數一階導在迭代初始值處的值是否小于迭代終止允許誤差值，若小于，則將迭代初始值作為迭代終止估計值，執行步驟3g)，否則，執行步驟3c)；

3c)將海塞矩陣逆的近似矩陣初始化為單位矩陣，迭代次數初始值設定為0；

3d)利用BFGS擬牛頓迭代公式，計算目標源位置坐標值與參考監測節點位置坐標值之差的迭代估計值；

3e)判斷目標代價函數在迭代估計值處的值是否小于迭代終止允許誤差值，若小于，則將此次迭代估計值作為迭代終止估計值，執行步驟3g)，否則，執行步驟3f)；

3f)判斷迭代次數是否等于最大迭代次數，若等于，則將迭代初始值作為迭代終止估計值，執行步驟3g)，否則，將迭代次數加1，執行驟3d)；

3g)終止迭代；

(4)確定目標源位置：

將迭代終止估計值與參考監測節點位置坐標值相加，其和作為未知目標源的位置。

2.根據權利要求1所述的基于BFGS擬牛頓法的信號源定位方法，其特征在于：

步驟1b)、步驟1c)中所述參考監測節點與輔助監測節點接收信號的互相關函數等于如下：

R(ξ)＝αβP(ξ-D)+Q(ξ)

其中，R(ξ)表示參考監測節點與輔助監測節點接收信號的互相關函數，ξ表示兩個接收信號之間相關運算滯后時間，α和β分別表示未知目標信號到達參考監測節點和輔助監測節點后的衰減系數；P(ξ-D)表示未知目標信號的自相關函數，D表示位置目標信號到達參考監測節點與輔助監測節點之間的到達時間差，“-”為延遲符號；Q(ξ)表示參考監測節點與輔助監測節點噪聲的互相關函數。

3.根據權利要求1所述的基于BFGS擬牛頓法的信號源定位方法，其特征在于：

步驟1c)中所述參考監測節點接收信號的自相關函數如下：

V(ξ)＝α²X(ξ)+U(ξ)

其中，V(ξ)表示參考監測節點接收信號的自相關函數，ξ表示兩個接收信號之間相關運算滯后時間，α表示未知目標信號到達參考監測節點后的衰減系數；X(ξ)表示未知目標信號的自相關函數；U(ξ)表示參考監測節點處噪聲的自相關函數。