[發明專利]一種基于電磁場強度的壓縮感知室外定位方法

有效

• 申請號: 201711079826.1
• 申請日: 2017-11-06
• 公開（公告）號: CN107682822B
• 公開（公告）日: 2020-09-11
• 發明（設計）人: 蔣伊琳;張昊平;陳濤;郜麗鵬
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工程大學
• 主分類號: H04W4/021
• 分類號: H04W4/021;H04W64/00;H04W4/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種基于傳感器位置變化的目標定位方法，其特征在于，具體包括如下步驟：

(1)將定位區域均勻劃分成N個網格，每個網格中心放置一個傳感器，計算參考點相對N個傳感器的場強值，構成N×1維的參考點原始場強向量；

(2)根據每個參考點的原始場強信號構建一個N×N維的稀疏矩陣Ψ；

(3)確定采樣點數M，選取M個傳感器，構建M×N的觀測矩陣Φ；

(4)根據傳感器位置變化，構建M×1維的目標點場強測量向量Y；

(5)利用壓縮感知重構算法恢復目標點原始場強向量X在稀疏矩陣Ψ上的稀疏表示s；

(6)根據向量s進行加權質心定位，計算目標點的坐標；

所述的步驟(1)具體包括：

在傳感器所在位置設立參考點，利用信號傳輸模型計算參考點相對所有傳感器節點的場強值；所述的傳輸模型滿足如下公式：

PL＝PL0+10*n*lg(d/d0)

Pr＝Pt-PL；

其中，PLO是參考距離下的功率，PL是傳輸過程中的功率損耗，Pr是傳感器接收功率，d是信號源與傳感器間的歐氏距離，Pt是信號源的發射功率，n為路徑損耗指數，Gt、Gr為發射和接收天線的增益，d0為近地參考距離，λ為波長，L為系統損耗因子；

所述的步驟(2)具體包括：

所述的稀疏矩陣形式Ψ如下：

其中，矩陣的行代表傳感器，列代表參考點，Ψ_i，j表示當信號源處于第j個參考點時，第i個傳感器檢測到的場強值；定位范圍內任意點的原始場強信號X在Ψ上稀疏表示為：

X＝Ψ*s；

其中，s為一個N×1的向量，是一個近似稀疏的信號；

所述的步驟(3)具體包括：

所述的矩陣每一行對應一個傳感器，令矩陣行向量中傳感器所在位置的元素置1，其余位置的元素置0；

所述的步驟(4)具體包括：

傳感器在以原位置為中心，最大距離不超過r米的區域內隨機移動，定義r與傳感器間距的比值為傳感器位移百分比，記為q，利用傳輸模型公式計算M個特定傳感器檢測到的目標點場強值Pr；其中d是信號源與位置移動后的傳感器間的歐氏距離；在計算結果中加入高斯白噪聲得到Y值；

所述的步驟(5)具體包括：

所述的壓縮感知重構首先對稀疏基Ψ和觀測矩陣Φ進行了基于LU分解的正交化預處理，使其滿足重構條件，然后選用基追蹤算法進行信號重構，得到N×1的向量s，s是一個近似稀疏的信號，表達式如下：

Y＝Φ*X＝Φ*Ψ*s；

所述的步驟(6)具體包括：

先將s進行歸一化處理，得到每一個傳感器對應的權值μ_n：

其中(x，y)為目標點坐標，(x_n，y_n)為第n個傳感器的初始坐標。