基于壓縮感知的水下信息的協(xié)同感知技術(shù).pdf

1、隨著水下信息網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，結(jié)合網(wǎng)絡(luò)的目標(biāo)定位成為新興的研究方向。水下信息網(wǎng)絡(luò)在時間和空間上具有更廣泛的覆蓋能力，通過各節(jié)點之間的協(xié)同和共享可以獲得比單節(jié)點更全面的信息。然而水下通信帶寬較低，同時水下網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的布放密度遠遠小于陸地?zé)o線網(wǎng)絡(luò)。壓縮感知(Compressive Sensing，CS)理論的提出為降低時間或者空間采樣率提出了可能性。本論文的主要研究內(nèi)容如下:
　　首先介紹CS理論的三個重要組成方面?；谛旁丛诮嵌瓤臻g的稀疏性

2、將CS應(yīng)用于寬帶信號到達方向(Direction of arrival，DOA)估計。同時比較了CS方法和MUSIC方法估計DOA的仿真性能。結(jié)果表明基于CS的寬帶信號DOA估計有尖銳的峰值和較低的旁瓣水平，更優(yōu)的抗噪聲性能。
　　然后研究了水下信息網(wǎng)絡(luò)中基于DOA的協(xié)同定位方法。水下網(wǎng)絡(luò)節(jié)點利用陣列估計出目標(biāo)的DOA，然后將估計的DOA傳輸?shù)蕉ㄎ恢行墓?jié)點。定位中心節(jié)點融合多個節(jié)點測得的DOA和節(jié)點的位置信息估計出目標(biāo)位置。文中介

3、紹了利用線性最小二乘和列文伯格-馬夸爾特法定位的方法，并通過仿真比較這兩種算法的性能。
　　接著研究了水下聲信號能量衰減模型，并建立不同接收點信號強度比值和信號傳播距離的關(guān)系?；谀繕?biāo)在不同位置時水下節(jié)點接收信號強度比值是不同的，提出一種基于聲信號能量衰減和距離的關(guān)系來構(gòu)建稀疏基的方法。將定位的區(qū)域劃分成多個網(wǎng)格，對于目標(biāo)不在網(wǎng)格點上的情況，利用一階泰勒展開式對稀疏基進行修正。通過仿真驗證了本文提出方法的正確性，并與傳統(tǒng)的基于接收

4、信號強度比值的最小二乘定位方法作對比。仿真表明本文提出的方法使用水下網(wǎng)絡(luò)中較少的節(jié)點觀測值便達到較高的定位精度。
　　最后，首先簡要介紹基于時延差估計的定位模型。討論了廣義互相關(guān)和利用最小均方誤差判決準(zhǔn)則來估計時延的方法，在獲得多對節(jié)點時延差的基礎(chǔ)上用球面內(nèi)插方法得到目標(biāo)位置。然后重點介紹基于CS的目標(biāo)定位方法。利用水下節(jié)點接收信號之間的相關(guān)性，研究了基于節(jié)點反射路徑和參考節(jié)點直達路徑時延差的CS定位方法。該方法根據(jù)參考節(jié)點高采樣