基于壓縮感知的定位算法研究.pdf

1、隨著無線通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷發(fā)展，基于位置的服務(wù)越來越受到人們的重視。大量無線定位技術(shù)不斷出現(xiàn)，其中基于接收信號(hào)強(qiáng)度（receivedsignal strength，RSS）的方法因原理簡(jiǎn)單、成本低，在工業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。傳統(tǒng) RSS定位技術(shù)基于信道傳播模型計(jì)算能量分布，適用于空曠區(qū)域。在室內(nèi)及城市多徑環(huán)境，信道傳播復(fù)雜且隨時(shí)間變化，傳統(tǒng) RSS定位技術(shù)定位精度嚴(yán)重下降。近幾年提出了壓縮感知采樣理論應(yīng)用于定位領(lǐng)域，將采樣與壓縮過程相結(jié)合，減

2、少了絕大多數(shù)冗余數(shù)據(jù)的處理，從而提高無線網(wǎng)絡(luò)的定位效果。
　　本文在現(xiàn)有RSS定位算法的基礎(chǔ)上，針對(duì)壓縮感知算法在定位中的應(yīng)用背景，做了如下研究：
　　①深入分析了室內(nèi)無線定位技術(shù)。主要研究了紅外線定位技術(shù)、超聲波定位技術(shù)、超寬帶定位技術(shù)、ZigBee定位技術(shù)和基于RFID的定位技術(shù)。其次研究了關(guān)于室內(nèi)定位的一些常用算法包括TOA、TDOA、AOA和RSSI算法。最后針對(duì)室內(nèi)環(huán)境的復(fù)雜性介紹了幾種室內(nèi)信道傳播模型，分析了利用

3、接收功率信號(hào)強(qiáng)度算法對(duì)目標(biāo)定位的可行性。
　　②詳細(xì)描述了壓縮感知基本理論，主要包括信號(hào)的稀疏表示，信號(hào)的測(cè)量和信號(hào)的重建；針對(duì)室內(nèi)無線網(wǎng)絡(luò)定位系統(tǒng)，研究了利用壓縮感知算法的定位過程，主要包括系統(tǒng)模型的建立，指紋特征庫(kù)的建立，觀測(cè)矩陣的設(shè)計(jì)，正交化預(yù)處理和算法實(shí)現(xiàn)。對(duì)OMP、StOMP、SP等幾種常見的壓縮感知恢復(fù)算法進(jìn)行了matlab仿真，比較分析了每種算法的定位性能。
　　③提出了一種基于壓縮感知功率場(chǎng)重建算法的定位方案

4、。傳統(tǒng)的基于壓縮感知定位算法主要是通過建立指紋庫(kù)，而在室內(nèi)或多徑環(huán)境下指紋庫(kù)的建立和維護(hù)都比較復(fù)雜；與現(xiàn)有的指紋庫(kù)方法相比，本文所提方法無需建立指紋庫(kù)，只需測(cè)量出定位區(qū)域的一少部分網(wǎng)格點(diǎn)的接收信號(hào)強(qiáng)度，然后由觀測(cè)矩陣和稀疏基利用壓縮感知技術(shù)就可以恢復(fù)出待定位目標(biāo)輻射的功率場(chǎng)，功率場(chǎng)最大值對(duì)應(yīng)的坐標(biāo)就是目標(biāo)的估計(jì)位置。結(jié)果表明本方法降低了算法的復(fù)雜度，提高了工作效率，在相同條件下能夠獲得較高的定位精度。通過對(duì)觀測(cè)矩陣的優(yōu)化提高了定位系統(tǒng)的