[发明专利]一种对偶空间反投影射频层析成像方法、定位方法及装置

权利要求书

1.一种对偶空间反投影射频层析成像方法，实现于无线传感器网络，所述无线传感器网络节点之间构成射频链路，其特征在于所述方法包括以下步骤：

A1:建立定位系统；

A2:测量无目标时射频链路的RSS与有目标时的RSS，两者相减得到观测值y；

A3:将原空间的衰落影像向量x通过x＝Φ^Tz映射到对偶空间，其对应表示为向量z；

A4:结合测量方程y＝Φx+n和上述的映射关系，得到对偶空间的测量方程y＝Ψz+n，其中Ψ＝ΦΦ^T；

A5:将由步骤A2得到的观测值y结合A4得到的对偶空间测量方程y＝Ψz+n在对偶空间进行重构得到信号z；

A6:将重构结果z利用映射方程x＝Φ^Tz反投影到原信号空间，得到衰落影像向量x；

A7:将衰落影像向量x转化为对应的二维图像矩阵。

2.根据权利要求1所述的成像方法，其特征在于，所述步骤A3和A4具体为：

将原空间信号x映射到对偶空间下的表示z，即：

x=ΦTz=ΣjMzjφjT]]>

信号x是由M条链路的测量向量加权叠加而成。其中表示第j条链路的测量向量，其维数为N*1，与原空间信号x的维数一致，注意在射频层析成像中满足N>M；z_j(j＝1,2…M)表示第j条链路的测量向量对衰落影像向量x的加权权值；通过这种映射，将原空间维数为N*1的信号x转化为对偶空间的表示z，其维数降为M*1。在对偶空间下，信号z的维数与观测值y以及噪声n的维数相同，即dim(z)＝dim(y)＝dim(n)＝M；

对偶空间下的测量方程，即观测值y与信号z之间满足：

y＝ΦΦ^Tz+n

＝Ψz+n

此处Ψ的维数为M*M，为对偶空间下的测量矩阵。

3.根据权利要求1所述的成像方法，其特征在于：所述步骤A5中，y结合对偶空间的测量方程y＝Ψz+n利用正则化、贪婪算法、凸优化方法或贝叶斯压缩感知方法，在对偶空间重构得到z。

4.根据权利要求3所述的成像方法，其特征在于，所述步骤A5中的重构方法为吉洪诺夫正则化和两层异构稀疏贝叶斯学习算法。

5.一种对偶空间反投影射频层析定位方法，在权利要求1所述成像方法的基础上，其特征在于，所述步骤A7后为步骤A8：在二维图像中利用像素最大值法或者区域增长算法得到免持目标的估计位置。

6.根据权利要求5所述的定位方法，其特征在于，所述步骤A8后为步骤A9：基于目标的估计位置，利用卡尔曼滤波对免持目标进行跟踪。

7.一种应用根据权利要求1所述成像方法的装置，包括中央处理单元，适用于实现各指令；存储设备，适于存储多条指令，所述指令适用于由中央处理单元加载并执行：

A1:建立定位系统；

A2:测量无目标时射频链路的RSS与有目标时的RSS，两者相减得到观测值y；

A3:将原空间的衰落影像向量x通过x＝Φ^Tz映射到对偶空间，其对应表示为向量z；

A4:结合测量方程y＝Φx+n和上述的映射关系，得到对偶空间的测量方程y＝Ψz+n，其中Ψ＝ΦΦ^T；

A5:将由步骤A2得到的观测值y结合A4得到的对偶空间测量方程y＝Ψz+n在对偶空间进行重构得到信号z；

A6:将重构结果z利用映射方程x＝Φ^Tz反投影到原信号空间，得到衰落影像向量x；

A7:将衰落影像向量x转化为对应的二维图像矩阵。

8.一种应用根据权利要求6所述定位方法的装置，包括中央处理单元，适用于实现各指令；存储设备，适于存储多条指令，所述指令适用于由中央处理单元加载并执行：

A1:建立定位系统；

A2:测量无目标时射频链路的RSS与有目标时的RSS，两者相减得到观测值y；

A3:将原空间的衰落影像向量x通过x＝Φ^Tz映射到对偶空间，其对应表示为向量z；

A4:结合测量方程y＝Φx+n和上述的映射关系，得到对偶空间的测量方程y＝Ψz+n，其中Ψ＝ΦΦ^T；

A5:将由步骤A2得到的观测值y结合A4得到的对偶空间测量方程y＝Ψz+n在对偶空间进行重构得到信号z；

A6:将重构结果z利用映射方程x＝Φ^Tz反投影到原信号空间，得到衰落影像向量x；

A7:将衰落影像向量x转化为对应的二维图像矩阵。

A8：在二维图像中利用像素最大值法或者区域增长算法得到免持目标的估计位置；

A9：基于目标的估计位置，利用卡尔曼滤波对免持目标进行跟踪。