[发明专利]一种基于接收信号强度的多目标水声定位方法

说明书

本发明公开了一种基于接收信号强度的多目标水声定位方法，所述方法包括以下步骤：建立基于压缩感知的多目标定位传感网络模型；利用声源节点与接收节点之间的距离构造正交化测量矩阵；基于正交化测量矩阵重构原始稀疏向量，三边定位法求解目标的位置坐标，通过多目标定位传感网络模型完成声源节点的定位。本发明将压缩感知理论应用于定位算法中，利用接收信号强度(RSS)实现水下声源目标节点的定位。

技术领域

本发明涉及水下声源节点定位领域，尤其涉及一种基于接收信号强度的多目标水声定位方法，目的是利用节点布放的稀疏性，运用压缩感知，得到声源节点的位置坐标。

背景技术

在水下目标定位领域中，无线电波在水中的快速衰减致使GPS的定位手段无法实施。声波是目前最有效的水下远距离传播的信息载体，利用声信号传播进行水下目标定位是主要手段。

然而，多个目标节点同时发射的信号，会导致信号干扰，所以多目标水声定位较难实现，目前的水下声信号目标定位多为单目标定位。

发明内容

本发明提供了一种基于接收信号强度的多目标水声定位方法，本发明将压缩感知理论应用于定位算法中，利用接收信号强度(RSS)实现水下声源目标节点的定位，详见下文描述：

一种基于接收信号强度的多目标水声定位方法，所述方法包括以下步骤：

建立基于压缩感知的多目标定位传感网络模型；利用声源节点与接收节点之间的距离构造正交化测量矩阵；

基于正交化测量矩阵重构原始稀疏向量，三边定位法求解目标的位置坐标，通过多目标定位传感网络模型完成声源节点的定位。

所述多目标定位传感网络模型具体为：

其中，Y_M为以第M个接收节点作为参考节点时，接收节点的接收信号强度的比值向量，Φ为完整网络的测量矩阵，θ为表征声源节点位置信息的稀疏向量，W为噪声向量，Φ_M为以第M个接收节点作为参考节点时的测量矩阵，通过求解θ中最大位置对应的网格点就是声源目标所在的位置。

所述正交化测量矩阵具体为：

其中，Y'为新的观测向量，表示多目标传感网络，Y为未正交化处理的观测矩阵(即多目标定位传感网络模型)，Φ'是Φ的正交基，为Φ的广义逆矩阵，W'为正交化处理后的噪声向量。

本发明提供的技术方案的有益效果是：

1、本发明基于水下信号衰减特性和压缩感知固有特性，以及RSS与信号传输的距离之间的关系，在保证稀疏向量能够被准确重构的前提下，实现声源节点的有效定位；

2、本发明利用声源节点与接收节点之间的距离构造压缩感知理论的测量矩阵，可以基于压缩感知理论，实现多目标声源节点的定位。

附图说明

图1为一种基于接收信号强度的多目标水声定位方法的流程图；

图2为水下声源节点和接收节点布局的示意图；

图3为相对重构误差的示意图；

图4为声源节点定位结果示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面对本发明实施方式作进一步地详细描述。