信号场强压缩感知的传感器定位方法研究-论文.pdf

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1、第35卷第6期仪器仪表学报V01．35No．62014年6月ChineseJournalofScientificInstrumentJun．2014信号场强压缩感知的传感器定位方法研究木韩江洪，刘磊，卫星'(1．合肥工业大学计算机与信息学院合肥230009；2．教育部安全关键工业测控工程研究中心合肥230009)摘要：提出了多包接收时的信号场强叠加模型，建立了观测场强与传感器位置的映射关系。由于传感器数量相对于网格数量是稀疏的，将传感器定位转化为压缩感知问题求解，以减少观测的信号数量，并提出了NL1一no／in算法计算出传感器的位置。通过数值仿真，分析了传感器信号功率、观

2、测信号数量以及传感器个数对定位误差的影响。相同条件下，验证了NLI．norm算法的定位精度相比最小化L1一nornl算法和贪婪匹配追踪(GMP)算法提高了2倍。低信噪比情况下比较得出，基于cs的节点定位方法误差和观测代价都明显小于RSSI和MDS—MAP方法。关键词：信号场强叠加；压缩感知；感知矩阵；NL1一norm算法中图分类号：TN98TH89文献标识码：A国家标准学科分类代码：520ResearchonsensorlocalizationmethodbasedoncompressivesensingofsignalstrengthHanJianghong，LiuLe

3、i，WeiXing'(．SchoolofComputer&Information，HefeiUniversityofTechnology，Hefei230009，China；2．EngineeringResearchCenterofSafetyCriticalIndustrialMeasurement＆ControlTechnology，MinistryofEducation，Hefei230009，China)Abstract：ThispaperproposesthesuperpositionmodelofsignalstrengthwhenMPR(multi—pack

4、etreception)isusedinWSN，andes—tablishesthemappingrelationbetweentheobservedsignalstrengthandsensorlocation．Becauseofthesparsityofthenumberofthesen—sorsrelativetothenumberofthegrids，theissueofsensorlocalizationcanbetransformedintoacompressivesensingissue，thereforethenumberofthemeasuredsign

5、alsisreduced．TheNL1一normalgorithmisproposedtocalculatethesensorposition．Withnumericalsimula—tion，theinfluenceofthesensorsignalpower，thenumberofthemeasuredsignalsandthenumberofthesensorsonlocalizationerrorisanalyzed．ItisverifiedthatthelocalizationaccuracyoftheNL1-normalgorithmistwotimesbet

6、terthanthoseoftheminimizedL1一normandgreedymatchpursuit(GMP)algorithms．ComparisonunderthelowSNRcircumstanceshowsthatthelocalizationmethodbasedonCShaslesslocationerrorandmeasurementcostthanRSSIandMDS．MAPmethods．Keywords：signalstrengthsuperposition；compressivesensing；sensingmatrix；NL1一nolula

7、lgorithm转化为几何方法求解出节点坐标⋯。但是，受到信号反l引言射和绕射的影响，室内环境下观测的信号场强不能反映节点之间的实际距离。节点定位是无线传感器网络(wrielesssensornet为了避免不准确的测距对定位精度的影响，很多研works，WSNs)研究的关键技术之一。考虑成本与能耗的究提出了基于节点位置与信号特征统计量一对一映射的限制，一般的无线传感器不具备节点间测距的功能。通位置感知定位方法。如图1所示，微软的RADAR系常做法是将少量的锚节点作为参照物，锚节点在收集传统就是基于位置感知的室内定位方案，通过先