[发明专利]压缩感知定位技术中的传感器高效部署方法

摘要

本发明涉及一种压缩感知定位技术中的传感器高效部署方法，它以压缩感知理论为基础，利用接收信号强度值实现多目标定位。通过将压缩感知技术引入到传感器网络定位中，构建了一种应用于多目标定位的系统框架。对于一个被划分成N个网格的无线网络区域，传统的传感器定位技术往往需要在每个网格中部署一个传感器节点，而基于压缩感知的传感器定位技术能够以远少于N的传感器部署数量实现目标的精确定位。该方案通过对传感器节点进行有效的部署，减少了测量值之间的相关性，增大了位置信息重构的概率，使定位系统在精确性和稳定性方面，相较于传统的随机部署方案都有所提升。本发明实现起来十分简单，不会增加硬件成本，具有很好的应用前景。

主权项

一种压缩感知定位技术中的传感器高效部署方法，其特征在于，该方法以传感器网络为应用背景，通过测量混叠的接收信号强度实现多目标定位，并在此基础上提出了一种基于边界部署重要性的传感器部署方案，对传感器节点进行有规律、均匀的部署，所述方法具体步骤为：1.)根据定位环境，将区域划分成等间距网格，并依次编号为1,2,3,…,N；N为网格个数，定位目标数量用K表示，其位置信息由N维向量θ表示，每个网格依次对应θ中的元素，若网格内有目标，则相应元素为1，否则为0；2.)确定信号传输模型RSS(d)，根据网格之间的距离和传输模型计算出基矩阵Ψ，其中Ψ的元素ψi,j等于第i个格点处收到的来自第j个格点处的接收信号强度，近似等于：ψi,j=RSS(dj,i)=Pt+Ke-10ηlog10(dj,id0)+Xσ]]>其中，Pt是发送功率；d是传感器和目标节点的欧氏距离；d0是参考距离，常等于1m；Ke是一个由环境决定的常数；η是路径损耗常数，反映了信号衰落的快慢程度；Xσ是均值为0的高斯随机变量，下标σ是其标准差；3.)设计观测矩阵Φ，其中Φ的行与传感器节点一一对应，每行仅有一个非零元素1，其列序号代表了传感器节点所处的网格编号；确保边界上部署一些传感器节点的同时，其他传感器节点均匀地分布在整个定位区域中，也就是说将Φ的这些特定位置的元素令为1；4.)根据设计好的观测矩阵Φ，将传感器节点进行有规律、均匀地部署，对接收信号强度进行测量，得到M个观测值，用M维观测向量y表示；5.)中心服务器利用观测向量y、基矩阵Ψ、观测矩阵Φ，根据压缩感知理论，可通过求解如下优化问题：θ^=min||θ||1s.t.y=ΦΨθ,]]>获得一个唯一确定的解；6.)最后从恢复的中提取位置信息，取其最大的K个非零元素来指示目标位置，其相应的序号代表目标所处网格的编号，进而实现定位。