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专利号: 2016106287748
申请人: 南京信息工程大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 电通信技术
更新日期:2024-02-23
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种减轻背景电磁波影响的射频层析成像定位方法,其特征在于,包括以下步骤:

1)建立定位系统;

2)测量背景环境下的RSS,并进行奇异值分解;

3)测量有目标时的RSS;

4)选取有效链路;

5)采用改进的射频层析成像定位。

2.根据权利要求1所述的一种减轻背景电磁波影响的射频层析成像定位方法,其特征在于,所述定位系统包括M+1个无线收发节点,以IEEE802.15.4的无线通信协议为基础进行组网,其中,M个无线收发节点构成测量网络,第M+1个节点为控制节点,负责收集数据;所述M个无线收发节点两两之间互相通信,组成L=M×(M-1)/2条无线链路。

3.根据权利要求1所述的一种减轻背景电磁波影响的射频层析成像定位方法,其特征在于,所述测量背景环境下的RSS数据,t时刻测量到的数据为: 其中, 表示t时刻第i条链路上的背景RSS测量值,[]T表示转置操作;

连续测量N个时刻,获得L×N维的数组:Y0=[y0(0),y0(1),…,y0(N-1)],其中,y0(t),t=0,1,…,N-1表示t时刻所有L条链路的背景RSS测量结果。

4.根据权利要求1所述的一种减轻背景电磁波影响的射频层析成像定位方法,其特征在于,所述进行奇异值分解是指:首先,计算背景环境测量数据Y0的协方差矩阵

其中, 表示样本均值;

接着,对 进行奇异值分解,得到按从大到小顺序排列的奇异值序列{σ1,σ2,…,σL},以及对应的特征矢量[u1,u2,…,uL];

然后,根据奇异值大小将特征矢量集[u1,u2,…,uL]分解成两部分,前K项组成环境固有影响子空间 后L-K项组成本底背景噪声子空间

5.根据权利要求1所述的一种减轻背景电磁波影响的射频层析成像定位方法,其特征在于,所述测量有目标时的RSS是指,当定位区域内有目标时,测量目标影响后的RSS数据,同样进行N次测量,t时刻测量到的数据: 其中, 表示t时刻第i条链路上的有目标影响时RSS测量值,连续测量N个时刻,获得L×N维的数组:Yc=[yc(0),yc(1),…,yc(N-1)],其中,yc(t),t=0,1,…,N-1表示t时刻所有L条链路的有目标影响时RSS测量结果,样本均值为:

6.根据权利要求4或5所述的一种减轻背景电磁波影响的射频层析成像定位方法,其特征在于,所述有效链路选择准则如下:

其中,th*表示最佳门限值,Z表示有效链路集合,li表示挑选出的第i条链路,abs()表示绝对值操作。

7.根据权利要求6所述的一种减轻背景电磁波影响的射频层析成像定位方法,其特征在于,所述最佳门限值采用类间最大准则来选择,步骤如下:

7-1)设门限为th(k),令k=0,作为初始门限th(0),初值门限th(0)根据经验选取,或者将链路均值变化量 按从大到小降序排列,取其中值作为初始门限;

7-2)将链路均值变化量大于th(k)的链路归为一类A1,而将链路均值变化量小于th(k)的归为另一类A2;计算每一类RSS变化量的均值μ1和μ2,并统计每一类中链路数目b1和b2;

7-3)计算相对距离度量值:

7-4)当th(k)

8.根据权利要求7所述的一种减轻背景电磁波影响的射频层析成像定位方法,其特征在于,所述采用改进的射频层析成像定位包括以下步骤:

8-1)采用步骤4)中最后挑选出的b1条有效链路进行射频层析成像,分别计算各有效链路的方差,结果记为 根据射频层析成像原理,可得:yr=Wrx+n         (3)

其中,x=[x1,x2,…,xP]T表示定位区域划分的像素矢量,xs,s=1,2,…,P表示各像素点上的值,P表示像素总个数,n表示噪声矢量,Wr表示像素的权重影响矩阵,根据椭圆阴影模型,Wr中第j个像素对第li条链路的影响权重表示为:

其中,di表示组成第li条链路的两个节点之间距离,dij1和dij2表示第j个像素到组成第li条链路的两个节点之间距离,Ф为实际权重大小,ρ表示椭圆的短轴长度;

8-2)引入正则化约束项,得到目标函数如下:

其中,α表示正则化系数,Q表示正则矩阵,||·||表示2范数,求解式(5),得到:

8-3)将求解结果再投影到本底背景噪声子空间上去,得到最终结果为:

其中,I表示单位矩阵,表示投影后的结果。