无线传感器网络多目标稀疏信息定位机制

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1、国家自然科学基金资助项目（61104208）无线传感器网络多目标稀疏信息定位机制MultipleTargetsSparseInformationLocalizationinWirelessSensorNetworks专业：控制科学与工程研究生：崔婷婷指导教师：吕伟杰副教授天津大学电气与自动化工程学院二零一四年十二月独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得天津大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志

2、对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。学位论文作者签名：签字日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解天津大学有关保留、使用学位论文的规定。特授权天津大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。（保密的学位论文在解密后适用本授权说明）学位论文作者签名：导师签名：签字日期：年月日签字日期：年月日摘要在无线传感器网络(WirelessSensorNetworks，WSNs)多目标定位中，受环境因素及信

3、息提取技术的影响，用于定位的物理信息呈现很强的不完备性。非完备信息下的多目标定位是目前无线传感器网络定位技术研究的重点和难点。利用压缩感知(CompressedSensing，CS)理论，本文提出一种非测距WSNs多目标稀疏信息(SparseTargetsInformation)定位方法--CS-STI。该方法通过确定传感器节点感知范围内是否存在目标以及存在多少目标来得到测量值，并且在此过程中不依赖于任何硬件测量。传感器节点对目标进行信息采集后，即可运用基于CS的重构算法对所有目标进行重构。本文的主要内容如下：(1)建立网络模型：将无线传感器网络监控区域划

4、分成多个小网格，传感器节点与目标随机分布于网格中，确定出以目标位置信息为元素的稀疏向量；(2)定义参数矩阵，通过确定传感器节点感知范围内是否存在目标以及存在多少目标得到测量值，将测量值矩阵表示为压缩感知理论中测量矩阵、稀疏矩阵和稀疏向量的乘积形式，并给出各个矩阵的物理意义与表达式；(3)对测量值矩阵进行正交化预处理，使更加合理运用压缩感知理论高概率重构目标，并运用基追踪(BasisPursuit，BP)、正交匹配追踪(OrthogonalMatchingPursuit，OMP)重构算法进行目标位置信息向量的重构；(4)对算法进行仿真分析，对基于CS理论的非

5、测距多目标稀疏信息定位方法进行了仿真，将本文提出的算法与传统算法进行了比较，分析了传感器节点感知半径、待定位目标数、传感器节点数对目标定位性能的影响。关键词：无线传感器网络多目标定位稀疏信号压缩感知ABSTRACTForthemultipletargetslocalizationinWirelessSensorNetworks(WSNs),limitedbyenvironmentalfactorsandinformationextractiontechnology,thephysicalinformationforlocalizationpresentss

6、trongincompleteness.MultipletargetlocalizationundertheincompleteinformationistheemphasisanddifficultyofthepresentWSNstechnologyresearch.Usingcompressedsensingtheory,thethesisproposesaWSNsrange-freemultipletargetssparseinformationlocalizationalgorithm(CS-STI).Themethodgetsthemeasur

7、ementsthroughdeterminingwhethertherearetargetsandthenumberoftargetswithinthenode’ssensingradius,anditdoesn’tdependonanyextrahardwaremeasurementsintheprocess.Afterthesensornodesobtaininformationcollectionsfortargets,targetscanbereconstructedusingrecoveryalgorithmoftheCS.Themaincont

8、entofthispaperisasfollows:(1)Buil