[發(fā)明專利]一種對(duì)偶空間反投影射頻層析成像方法、定位方法及裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710731787.2
• 申請(qǐng)日: 2017-08-23
• 公開（公告）號(hào): CN107666705B
• 公開（公告）日: 2020-04-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王國(guó)利;王震;郭雪梅
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中山大學(xué)
• 主分類號(hào): H04W64/00
• 分類號(hào): H04W64/00;G01S5/02
• 代理公司: 廣東翰銳律師事務(wù)所 44442
• 代理人: 楊炳財(cái)

1.一種對(duì)偶空間反投影射頻層析成像方法，實(shí)現(xiàn)于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)，所述無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)之間構(gòu)成射頻鏈路，其特征在于所述方法包括以下步驟：

A1:建立定位系統(tǒng)；

A2:測(cè)量無目標(biāo)時(shí)射頻鏈路的RSS與有目標(biāo)時(shí)的RSS，兩者相減得到觀測(cè)值y；

A3:將原空間的衰落影像向量x通過x＝Φ^Tz映射到對(duì)偶空間，其對(duì)應(yīng)表示為向量z；

A4:結(jié)合測(cè)量方程y＝Φx+n和上述的映射關(guān)系，得到對(duì)偶空間的測(cè)量方程y＝Ψz+n，其中Ψ＝ΦΦ^T；

A5:將由步驟A2得到的觀測(cè)值y結(jié)合A4得到的對(duì)偶空間測(cè)量方程y＝Ψz+n在對(duì)偶空間進(jìn)行重構(gòu)得到信號(hào)z；

A6:將重構(gòu)結(jié)果z利用映射方程x＝Φ^Tz反投影到原信號(hào)空間，得到衰落影像向量x；

A7:將衰落影像向量x轉(zhuǎn)化為對(duì)應(yīng)的二維圖像矩陣。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的成像方法，其特征在于，所述步驟A3和A4具體為：

將原空間信號(hào)x映射到對(duì)偶空間下的表示z，即：

x=ΦTz=ΣjMzjφjT]]>

信號(hào)x是由M條鏈路的測(cè)量向量加權(quán)疊加而成。其中表示第j條鏈路的測(cè)量向量，其維數(shù)為N*1，與原空間信號(hào)x的維數(shù)一致，注意在射頻層析成像中滿足N>M；z_j(j＝1,2…M)表示第j條鏈路的測(cè)量向量對(duì)衰落影像向量x的加權(quán)權(quán)值；通過這種映射，將原空間維數(shù)為N*1的信號(hào)x轉(zhuǎn)化為對(duì)偶空間的表示z，其維數(shù)降為M*1。在對(duì)偶空間下，信號(hào)z的維數(shù)與觀測(cè)值y以及噪聲n的維數(shù)相同，即dim(z)＝dim(y)＝dim(n)＝M；

對(duì)偶空間下的測(cè)量方程，即觀測(cè)值y與信號(hào)z之間滿足：

y＝ΦΦ^Tz+n

＝Ψz+n

此處Ψ的維數(shù)為M*M，為對(duì)偶空間下的測(cè)量矩陣。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的成像方法，其特征在于：所述步驟A5中，y結(jié)合對(duì)偶空間的測(cè)量方程y＝Ψz+n利用正則化、貪婪算法、凸優(yōu)化方法或貝葉斯壓縮感知方法，在對(duì)偶空間重構(gòu)得到z。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的成像方法，其特征在于，所述步驟A5中的重構(gòu)方法為吉洪諾夫正則化和兩層異構(gòu)稀疏貝葉斯學(xué)習(xí)算法。

5.一種對(duì)偶空間反投影射頻層析定位方法，在權(quán)利要求1所述成像方法的基礎(chǔ)上，其特征在于，所述步驟A7后為步驟A8：在二維圖像中利用像素最大值法或者區(qū)域增長(zhǎng)算法得到免持目標(biāo)的估計(jì)位置。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的定位方法，其特征在于，所述步驟A8后為步驟A9：基于目標(biāo)的估計(jì)位置，利用卡爾曼濾波對(duì)免持目標(biāo)進(jìn)行跟蹤。

7.一種應(yīng)用根據(jù)權(quán)利要求1所述成像方法的裝置，包括中央處理單元，適用于實(shí)現(xiàn)各指令；存儲(chǔ)設(shè)備，適于存儲(chǔ)多條指令，所述指令適用于由中央處理單元加載并執(zhí)行：

A1:建立定位系統(tǒng)；

A2:測(cè)量無目標(biāo)時(shí)射頻鏈路的RSS與有目標(biāo)時(shí)的RSS，兩者相減得到觀測(cè)值y；

A3:將原空間的衰落影像向量x通過x＝Φ^Tz映射到對(duì)偶空間，其對(duì)應(yīng)表示為向量z；

A4:結(jié)合測(cè)量方程y＝Φx+n和上述的映射關(guān)系，得到對(duì)偶空間的測(cè)量方程y＝Ψz+n，其中Ψ＝ΦΦ^T；

A5:將由步驟A2得到的觀測(cè)值y結(jié)合A4得到的對(duì)偶空間測(cè)量方程y＝Ψz+n在對(duì)偶空間進(jìn)行重構(gòu)得到信號(hào)z；

A6:將重構(gòu)結(jié)果z利用映射方程x＝Φ^Tz反投影到原信號(hào)空間，得到衰落影像向量x；

A7:將衰落影像向量x轉(zhuǎn)化為對(duì)應(yīng)的二維圖像矩陣。

8.一種應(yīng)用根據(jù)權(quán)利要求6所述定位方法的裝置，包括中央處理單元，適用于實(shí)現(xiàn)各指令；存儲(chǔ)設(shè)備，適于存儲(chǔ)多條指令，所述指令適用于由中央處理單元加載并執(zhí)行：

A1:建立定位系統(tǒng)；

A2:測(cè)量無目標(biāo)時(shí)射頻鏈路的RSS與有目標(biāo)時(shí)的RSS，兩者相減得到觀測(cè)值y；

A3:將原空間的衰落影像向量x通過x＝Φ^Tz映射到對(duì)偶空間，其對(duì)應(yīng)表示為向量z；

A4:結(jié)合測(cè)量方程y＝Φx+n和上述的映射關(guān)系，得到對(duì)偶空間的測(cè)量方程y＝Ψz+n，其中Ψ＝ΦΦ^T；

A5:將由步驟A2得到的觀測(cè)值y結(jié)合A4得到的對(duì)偶空間測(cè)量方程y＝Ψz+n在對(duì)偶空間進(jìn)行重構(gòu)得到信號(hào)z；

A6:將重構(gòu)結(jié)果z利用映射方程x＝Φ^Tz反投影到原信號(hào)空間，得到衰落影像向量x；

A7:將衰落影像向量x轉(zhuǎn)化為對(duì)應(yīng)的二維圖像矩陣。

A8：在二維圖像中利用像素最大值法或者區(qū)域增長(zhǎng)算法得到免持目標(biāo)的估計(jì)位置；

A9：基于目標(biāo)的估計(jì)位置，利用卡爾曼濾波對(duì)免持目標(biāo)進(jìn)行跟蹤。