[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系統

有效

• 申請號: 201811566719.6
• 申請日: 2018-12-19
• 公開（公告）號: CN109633531B
• 公開（公告）日: 2021-04-02
• 發明（設計）人: 馬濤;劉春生;馬春來;黃郡;束妮娜;王懷習;張亮;王晨;常超;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: G01S5/02
• 分類號: G01S5/02;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系統，其特征在于，所述系統包括：

安裝于部分錨節點上的接收信號強度器，用于接收部分未知節點與所述部分錨節點之間的信號接收強度；

安裝于所述部分錨節點上的定位器，用于獲取所述部分錨節點的位置信息；

信號處理器，用于根據所述信號接收強度測距服從的對數衰減模型，得到所述部分錨節點中任一節點與所述部分未知節點中的任一節點之間的相對距離信息；根據所述部分錨節點的位置信息，得到所述部分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；

綜合定位處理器，用于根據所述平方歐氏距離矩陣，得到無線傳感器網絡中各未知節點的實際位置信息；

所述部分未知節點的總數不少于：

其中，n為無線傳感網絡中無線傳感器的數量；r為目標矩陣的秩；為向上取整；

同時，所述部分錨節點的數量不少于3個。

2.根據權利要求1所述的系統，其特征在于，所述綜合定位處理器，執行以下操作得到所述無線傳感器網絡中各未知節點的實際位置信息：

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的目標矩陣，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；

還用于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。

3.根據權利要求2所述的系統，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。

4.根據權利要求3所述的系統，其特征在于，所述綜合定位處理器執行以下操作求取所述目標矩陣：

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。

5.根據權利要求4所述的系統，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。

6.根據權利要求5所述的系統，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。

7.根據權利要求6所述的系統，其特征在于，所述綜合定位處理器，進一步執行以下操作得到所述無線傳感器網絡中各未知節點的實際位置信息：

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。