[發明專利]一種復合噪聲條件下的無線傳感器網絡節點定位方法

有效

• 申請號: 201811556230.0
• 申請日: 2018-12-19
• 公開（公告）號: CN109561384B
• 公開（公告）日: 2021-07-06
• 發明（設計）人: 劉春生;馬濤;馬春來;黃郡;束妮娜;張亮;王晨;常超;王懷習;單洪;焦均均
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍國防科技大學
• 主分類號: H04W4/02
• 分類號: H04W4/02;H04W4/38;H04W64/00
• 代理公司: 北京天達知識產權代理事務所(普通合伙) 11386
• 代理人: 龔頤雯;馬東偉

1.一種復合噪聲條件下的無線傳感器網絡節點定位方法，其特征在于，包括如下步驟：

選取部分錨節點和部分未知節點，根據信號接收強度測距服從的對數衰減模型獲取選取的任一所述錨節點與選取的任一所述未知節點之間的相對距離信息，根據選取的錨節點的位置信息獲取選取的錨節點相互之間的相對距離信息，并根據所述相對距離信息構造復合噪聲條件下的平方歐氏距離矩陣；

將所述復合噪聲條件下的平方歐氏距離矩陣作為觀測矩陣，將復合噪聲作為噪聲矩陣，將各節點之間精確的平方歐氏距離矩陣作為目標矩陣，根據目標矩陣疊加噪聲矩陣等于觀測矩陣的關系，求取所述目標矩陣；

根據由各節點之間精確的平方歐氏距離矩陣構成的所述目標矩陣，得到無線傳感器網絡中各未知節點的實際位置信息；

所述選取部分錨節點和部分未知節點的總數不少于：

其中，其中r為目標矩陣的秩；為向上取整；

同時，錨節點的數量不少于3個；

所述復合噪聲條件下的平方歐氏距離矩陣為n*n的矩陣，n為所述無線傳感器 網絡中無線傳感器的數量；每個無線傳感器具有一個唯一的ID身份，通過編號1,2,...,n表示；

根據選取的部分錨節點、部分未知節點的編號，將得到的對應的相對距離信息寫入平方歐式距離矩陣的相應位置，其余位置為0，由此構成復合噪聲條件下的平方歐氏距離矩陣；

根據所述由各節點之間精確的平方歐氏距離矩陣構成的目標矩陣，得到無線傳感器網絡中各未知節點的實際位置信息，包括以下步驟：

根據目標矩陣，計算相應的雙中心化相似矩陣，并對中心化相似矩陣進行奇異值分解；

基于雙中心化相似矩陣的奇異值分解結果，計算各節點之間的相對坐標矩陣：

基于錨節點的先驗物理位置及所述各節點之間的相對坐標矩陣，計算坐標轉換矩陣；

絕對坐標矩陣中的元素與所述節點的實際位置信息相對應。

2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述的復合噪聲條件是指包含高斯噪聲、野值噪聲和脈沖噪聲的噪聲條件。

3.根據權利要求2所述的方法，其特征在于，求取所述目標矩陣的步驟如下：

基于范數正則化方法，分別對高斯噪聲、野值噪聲和脈沖噪聲進行平滑，將復合噪聲條件下的矩陣補全建模為凸優化問題，構建復合噪聲條件下的矩陣補全模型；

應用算子分裂技術和交替方向乘子法對所述矩陣補全模型進行求解，得到所述目標矩陣。

4.根據權利要求3所述的方法，其特征在于，所述復合噪聲條件下的矩陣補全模型為：

其中，M為觀測矩陣，R表示目標矩陣，Ω∈[n]×[n]為觀測元素的索引集合，G,O,C分別表示高斯噪聲矩陣、野值噪聲矩陣和脈沖噪聲矩陣，其中脈沖噪聲包括行脈沖噪聲和列脈沖噪聲；μ,λ為平衡三種噪聲的可調參數。

5.根據權利要求4所述的方法，其特征在于，在構建復合噪聲條件下的矩陣補全模型后，采用交替方向乘子法將約束優化問題轉換為無約束優化問題；

構建的矩陣補全模型變為如下形式：

結合算子分裂技術，對上述無約束優化問題進行求解，得到各節點之間精確的平方歐氏距離矩陣。