[發明專利]凸優化融合圖論的廣義秩目標傳感網時空數據定位方法

在審

• 申請號: 201811248387.7
• 申請日: 2018-10-25
• 公開（公告）號: CN109407051A
• 公開（公告）日: 2019-03-01
• 發明（設計）人: 周鵬;趙青;劉兆瑜;張宏亮;劉戰合;喬恒恒;陸欣月;王艷艷;談欣;孫浩;趙瑞鑫
• 申請（專利權）人: 鄭州航空工業管理學院
• 主分類號: G01S5/02
• 分類號: G01S5/02
• 代理公司: 西安銘澤知識產權代理事務所(普通合伙) 61223
• 代理人: 李振瑞

本發明公開了凸優化融合圖論的廣義秩目標傳感網時空數據定位方法，涉及無線傳感器網絡技術領域，采用SDR和S?過程凸優化技術建模分析，將非線性非凸問題建模SDP凸優化問題，運用凸優化融合圖論技術將目標?測量值關聯性未知問題轉化標準加權完全偶匹配SWCB問題，構建凸優化定位模型，最后依據轉化結果利用線性規劃技術進行定位求解。實驗表明：低信噪比和小快拍數場景下，本發明方法的性能明顯優于常規定位算法，算法跟蹤具有明顯優勢，顯著提高多目標跟蹤質量，提升時空數據挖掘目標感知方法實用化水平，為解決傳感網時空數據目標感知定位問題提供理論支撐。

技術領域

本發明涉及無線傳感器網絡技術領域，特別是涉及凸優化融合圖論的廣義秩目標傳感網時空數據定位方法。

背景技術

無線傳感器網絡(Wireless Sensor Network，WSN)未知目標感知定位是時空數據挖掘和遙感測量領域內熱點問題。在資源勘探、環境監測、智能建筑、城市交通、空間探索、安全監測等諸多領域扮演著重要角色。傳感網時空數據環境實現廣義秩目標定位具有獨特困難。首先，傳感網時空數據復雜場景下介質隨機性、動態目標機動性、非均勻性擾動干擾，具有時變、空變、動態、多維演化特點，以及電磁場相干及非相干局部散射使得傳統點源模型不再適用。其次，傳感器陣列自身存在通道幅相誤差、陣元位置誤差、波束指向誤差、陣元各向異性與不一致性引起響應靈敏度誤差、陣元間耦合等諸多因素使得陣列處理性能急劇下降。最后，由于新型傳感材料和互聯網+應用，近十年來廣義秩目標輻射噪聲以每年約1dB速度降低，客觀上對傳感網時空數據復雜場景下廣義秩目標感知定位能力提出更高要求。盡管WSN中基于凸優化技術目標定位數據處理技術取得較多研究成果，但是對于WSN中極低信噪比、極少快拍數、電磁場雜波強干擾、波前擾動、局部散射、環境氣流、多維演化、位置隨意性等時空數據復雜場景下廣義秩目標定位問題仍未解決。

近年來，利用凸優化將存在傳感器節點位置誤差時間差最大似然定位松弛SDP問題，建立穩健優化模型，最后利用S-過程重構凸建模并根據內點法定位求解。由于每個傳感器不知道測量值和目標關聯性，定位問題變得異常困難。即多個未知動態目標定位挑戰性在于每個未知目標如何從每個傳感器選擇測量值而形成測量值向量。測量值關聯性問題隨著傳感器節點數目具有指數增長計算復雜度，因此，暴力搜索顯然不適用。必須考慮目標-測量值關聯性未知情況下多態融合定位。

針對時空目標感知定位遇到由點到面瓶頸問題，點源模型不再適用，廣義秩目標傳感網時空數據定位方法為解決難題提供可能。

發明內容

本發明實施例提供了凸優化融合圖論的廣義秩目標傳感網時空數據定位方法，可以解決現有技術中存在的問題。

本發明提供了凸優化融合圖論的廣義秩目標傳感網時空數據定位方法，該方法包括以下步驟：

采用SDR和S-過程凸優化技術建模分析，將非線性非凸問題建模形成SDP凸優化問題，運用凸優化融合圖論技術將目標-測量值關聯性未知問題轉化為標準加權完全偶匹配SWCB問題，構建凸優化定位模型，依據轉化結果利用線性規劃技術進行定位求解。

本發明實施例中的凸優化融合圖論的廣義秩目標傳感網時空數據定位方法，采用SDR和S-過程凸優化技術建模分析，將非線性非凸問題建模SDP凸優化問題，運用凸優化融合圖論技術將目標-測量值關聯性未知問題轉化標準加權完全偶匹配SWCB問題，構建凸優化定位模型，最后依據轉化結果利用線性規劃技術進行定位求解。實驗表明：低信噪比和小快拍數場景下，本發明方法的性能明顯優于常規定位算法，算法跟蹤具有明顯優勢，顯著提高多目標跟蹤質量，提升時空數據挖掘目標感知方法實用化水平，為解決傳感網時空數據目標感知定位問題提供理論支撐。

附圖說明