年 月
第 卷第 期
西 北 工 业 大 学 学 报
https/ / doi.org / 10.1051 / jnwpu / 20203810031
收稿日期: 基金项目:国家自然科学基金
浙江大学联合基金资助
作者简介:李晓强西北工业大学博士研究生主要从事无线传感网阵列信号处理研究
基于快速正交匹配追踪的
无线传感网中目标定位算法
李晓强, 陈建峰, 张蓉蓉, 温洋, 谭伟杰
西北工业大学 航海学院 陕西 西安
摘 要:高效准确的多目标定位是无线传感器网的基本任务之一。 传统基于贪婪类的稀疏表示方法
在多目标定位中计算效率不高。 针对该问题,提出一种基于 分解的快速正交匹配追踪的多目标
定位算法。 该算法对无线传感器覆盖区域进行网格划分来设计过完备字典,从而将多目标定位问题
转化为稀疏信号恢复问题。 该方法利用了传感器接收目标信号强度的稀疏特性,然后使用快速正交
匹配追踪来恢复测量值,进而通过稀疏性来定位目标。 通过列满秩矩阵的 分解思想,利用递归形
式来对子字典矩阵求逆,避免了传统方法中对该矩阵的直接求逆,使得运算量大为降低。 仿真结果表
明,与传统的正交匹配追踪压缩感知重构方法相比,该方法不损失定位精度,提高了运算效率。
关 键 词:无线传感网;接收信号强度;快速正交匹配追踪;列满秩矩阵 分解;目标定位
中图分类号: 文献标志码: 文章编号:
无线传感网络因其采用多个传感器节点能够不
间断地完成数据采集事件检测事件标识位置监
测和节点控制而引起了广大学者的广泛关注其应
用范围包括军事领域智能交通辅助农业生产生
态环境监测和预报基础设施状态监测与医疗卫生
等 无线传感网
信号处理中目标精确定位是一个基本而又极具挑
战性的问题对于由 提供的许多服务来说都是
非常关键的因为没有位置信息就不知道收集的数
据与环境位置的对应关系从而使得收集的数据毫
无意义 针对无线传感器的定位问题常规的算法
有基于 信 号 强 度 定
位
测向交叉定位 定位
波达 时 间 差 定
位
与其他常规方法相比基于 定位算法因
其不需要额外的硬件支持系统构建成本低使得该
类方法应用较广 在 中大多数传感器都是功
率受限的因为它们配备了小型电池尤其是在恶劣
的环境下这些电池很难或不可能被替换 在多目
标定位的应用中由于无线通信能耗巨大导致传感
器节点板载能量消耗迅速 因此如何优化 能
耗提高其生存周期成为 的研究热点方向
压缩感知技术 的发展
为设计节能的 提供了新的思路 是一种有
效的稀疏信号采集新方式 稀疏性是诸多信号 包
括音频信号视频信号和雷达声呐信号 中显示的
低维结构之一 当系数向量在已知正交基中只包含
几个非零元素则称信号是稀疏的 在信号处理和
逼近理论中稀疏性一直被用于诸如压缩去噪模
型选择和图像处理 等
任 务 在 定 位问 题
中由于目标数目通常是有限的因此可以应用压缩
感知方法以更少的样本实现定位 近年来提出了
许多基 于 压缩感知的定位 方 法
在 这 些 方 法
中通常将二维空间分为离散网格假设所有的目标
都精确地落在预定义的网格上通过对应于网格的
过冗余字典中原子系数来表示其对应测量值这些
系数对应了目标的位置 最终通过重构的稀疏表示
系数来实现目标的精确定位 从而将定位问题转化
为稀疏重构问题
在稀疏重构方法中贪婪稀疏近似算法通常是
万方数据