[發明專利]無線傳感器網絡中基于RSS的多目標定位方法與系統

有效

• 申請號: 201810262847.5
• 申請日: 2018-03-28
• 公開（公告）號: CN108462993B
• 公開（公告）日: 2020-09-01
• 發明（設計）人: 王天荊;李秀琴;白光偉;沈航
• 申請（專利權）人: 南京工業大學
• 主分類號: H04W64/00
• 分類號: H04W64/00;H04W4/02;H04W4/021;H04W4/029
• 代理公司: 北京科億知識產權代理事務所(普通合伙) 11350
• 代理人: 王清義

1.一種無線傳感器網絡中基于RSS的多目標定位方法，其特征在于，所述多目標定位方法首先將監測區域離散網格劃分與稀疏判斷等效轉換，然后通過兩個具體的定位階段實現多目標定位，即粗定位和細定位，其中：

在粗定位階段，采用序貫壓縮感知原理選擇最優觀測次數，當重構誤差小于預先給定的門限值時，停止接收觀測值；然后，通過求解一個l_p最優化問題重構出稀疏向量，從而確定出目標所在的初始候選網格；

在細定位階段，將粗定位確定的初始候選網格利用四分法進行細劃分，每個初始候選網格都被劃分為四個相等的子網格，利用最小殘差準則選擇目標所在的候選子網格，再對得到的子網格利用四分法進行劃分、以及利用最小殘差準則進行選擇；經過多次劃分、選擇之后，每個目標的估計位置被限定在足夠小的子網格上；

所述粗定位階段確定初始候選網格的具體實現包括：

無線傳感器網絡WSN的使用者發起目標監測指令，WSN中的接收器Sink節點廣播“監測指令”；

按照CS原理，各節點對監測區域的信號進行探測，將其觀測值傳送給接收器Sink節點，接收器Sink節點首先接受到m+T個節點的觀測值，利用l_p范數度量信號的稀疏度，建立基于l_p最優化的多目標定位模型：

然后，利用仿射尺度方法獲得重構向量x^m，其中觀測矩陣P^m∈R^m×N；

按照SCS原理，接收器Sink節點將作為重構誤差的估計值，若此估計值大于預先給定的門限值ε，則再接收T個觀測值，重新計算重構誤差的估計值，重復上述操作，直至估計值小于ε；接收器Sink節點廣播“停止指令”，各節點停止發送觀測值；

根據重構向量x^m+ST中非零元素的位置，接收器Sink節點確定出目標所在的候選網格，以完成目標的粗定位任務。

2.根據權利要求1所述的無線傳感器網絡中基于RSS的多目標定位方法，其特征在于，所述將監測區域離散網格劃分與稀疏判斷等效轉換具體包括：

對于一個隨機部署了M個位置信息已知的傳感器節點和K個目標的無線傳感器網絡監測區域，其中，K未知，M＜＜N,K＜＜N，將監測區域離散為N個網格，N＝n×n，每個網格只有一個節點且節點位于網格中心，每個目標出現在相應網格的任何位置，定義K個目標的位置信息是x＝(x₁,…,x_N)，其中若第j個網格存在目標，則x_j＝1，否則x_j＝0；

將基于RSS的多目標定位就轉化為判斷稀疏向量x中非零元素所在位置；

根據強度-距離損耗模型，第i個節點接受到第j個網格中目標發出的RSS值近似為：

P_i,j＝P_t-10ηlg(d_i,j/d₀)

其中，P_t表示在參考距離d₀處的接收信號強度，d_i,j為第i個節點與第j個目標之間的歐式距離，路徑衰減指數η的取值介于2至5之間；M個節點的觀測向量表示為y＝Px。