[發明專利]一種基于測量值量化的壓縮感知無源被動式目標定位方法

有效

• 申請號: 201910285214.0
• 申請日: 2019-04-10
• 公開（公告）號: CN110022527B
• 公開（公告）日: 2020-11-27
• 發明（設計）人: 郭艷;楊思星;李寧;余東平;盧愛紅;錢鵬;宋曉祥
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍陸軍工程大學
• 主分類號: H04W4/02
• 分類號: H04W4/02;H04W4/021;H04W64/00;G01S5/02
• 代理公司: 南京理工大學專利中心 32203
• 代理人: 薛云燕

本發明公開了一種基于測量值量化的壓縮感知無源被動式目標定位方法。該方法為：首先對定位區域進行網格劃分，部署無線鏈路，構造相應的感知矩陣；然后計算離散化的測量值概率函數，根據計算出的鏈路上的測量值分布情況，設計量化器；接著獲得目標的測量值并利用量化器對測量數據進行量化處理，獲得量化后的數據；最后利用壓縮感知恢復算法，重構目標的位置向量，將目標位置向量中最大的K個值所對應的網格中心作為目標的真實位置。本發明以壓縮感知定位技術為基礎，通過對測量值的離散化處理獲得概率分布，以此設計出相應的數據量化方案，該量化處理方案適用性較強并能夠提高目標的定位精度。

技術領域

本發明涉及無源被動式目標定位技術領域，特別是一種基于測量值量化的壓縮感知無源被動式目標定位方法。

背景技術

以全球定位系統(GPS)為代表的有源定位技術發展迅猛，但需要被檢測目標攜帶相應的設備來配合完成定位，導致其在某些領域中難以應用，如入侵者檢測、野外救援以及老人的摔倒監測等。因而，如何對這種被動式目標進行定位成為一個亟待解決的問題。無源定位技術因其不需要目標攜帶任何的輔助設備就能夠很好地進行定位，越來越受到人們的關注。

在無源定位中，需要在定位區域中部署相應的發射設備和接收設備，接收機接收發射機發出的信號從而形成相應的無線鏈路。當目標進入到無線鏈路的范圍時，就會對信號產生影響，通過分析信號的變化來確定目標的位置。無線鏈路數目越多，對于信號變化的測量就越充分，目標的定位精度也就會越高。但是由于無線設備都是電池供電，大量的設備會造成能量以及通信帶寬的浪費。基于壓縮感知的無源定位技術能夠利用較少的無線鏈路來確定目標位置，在降低鏈路數目的情況下很好地解決了該問題，目前已經獲得了很好地發展。但是，仍然存在以下問題：

1.現實中的無線信號都是連續的，但是接收機都是基于二進制數字的，導致實際接收到的信號都是量化之后的，這就不可避免地會產生量化誤差；

2.實際中由于能量消耗以及設備硬件能力的因素，導致接收機的比特數受限，有的甚至只有1比特，這就使得數據不能夠被精確地表示。

發明內容

本發明的目的在于提供一種方法簡單、定位精度高、適用性和有效性強的基于測量值量化的壓縮感知無源被動式目標定位方法。

實現本發明目的的技術解決方案為：一種基于測量值量化的壓縮感知無源被動式目標定位方法，包括以下步驟：

步驟1、對定位區域進行網格劃分；

步驟2、部署無線鏈路；

步驟3、構造無源定位的感知矩陣；

步驟4、計算離散化的測量值概率函數；

步驟5、根據計算出的鏈路上的測量值概率情況，構建量化器；

步驟6、獲得目標的測量值，并利用構建的量化器對測量數據進行量化處理，獲得量化后的數據；

步驟7、利用壓縮感知恢復算法，重構目標的位置向量；

步驟8、將目標位置向量中最大的K個值所對應的網格中心作為目標的真實位置。

進一步地，步驟1所述的對定位區域進行網格劃分，具體如下：

對N個網格進行1-N的編號，設定目標位于網格中心處，用一個具有K階稀疏度的N維向量x(||x||₀＝K)表示目標位置，其中，K為定位區域中的目標個數，x中的非0元素所對應的網格中心即為目標的真實位置。

進一步地，步驟2所述的部署無線鏈路，具體如下：

分別將M個發射機和接收機均勻部署在定位區域的對邊上，一組相對的發射機和接收機組成一條無線鏈路，共計M條無線鏈路，來測量目標對無線信號造成的影響。