[发明专利]基于波达方向歧义消除的定位方法及装置

摘要

本发明提供的基于波达方向歧义消除的定位方法及装置，通过对获取的各个传感器节点上的数据进行空间谱估计，得到源节点相对各个传感器节点的俯仰角及方位角的估计值。根据预设的代价函数和得到的俯仰角及方位角的估计值，确定由各个传感器节点的阵列中心指向源节点的射线组合，最后对该射线组合进行最小二乘法估计，得到源节点的位置信息。该方法及装置无需复杂的硬件设备作为基础，仅根据传感器节点上的信息融合来进行三维空间中波达方向估计的歧义消除，实现无线传感器网络中的目标准确定。

主权项

一种基于波达方向歧义消除的定位方法，其特征在于，该方法包括：获取每一个预设传感器节点所接收到的源节点发射的信号，其中每个所述传感器节点包括预设数目元素的平面天线阵列；分别对每个所述传感器节点接收到的信号进行采样，计算采样后的数据的协方差矩阵，并对所述协方差矩阵进行特征值分解得到相互正交的噪声子空间及信号子空间；根据得到的所述相互正交的噪声子空间及信号子空间，对应构建所述传感器节点的MUSIC谱；计算得到每个传感器节点的MUSIC谱中两个谱峰分别对应的角度参量和其中及为第l个传感器节点的MUSIC谱中两个谱峰分别对应的方位角，及为第l个传感器节点的MUSIC谱中两个谱峰分别对应的俯仰角，l＝1,2,3,...,L，L表示传感器节点的总数目；根据所述角度参量和分别对应计算得到所述源节点的波达方向估计的方向向量和由第l个传感器节点的平面天线阵列中心pl及所述方向向量和确定两条指向所述源节点的射线和其中，计算所述方向向量和的公式为：u^l(0)=[sinθ^l(0)cosφ^l(0),sinθ^l(0)cosφ^l(0),cosθ^l(0)]Tu^l(1)=[sinθ^l(1)cosφ^l(1),sinθ^l(1)cosφ^l(1),cosθ^l(1)]T,l=1,2,3,...,L;]]>对2L条射线按照其对应的传感器节点进行排列组合得到2L种射线组合，其中每种组合包括L条射线，该L条射线分别对应不同的传感器节点；对每种射线组合分别进行长度为L位的二进制编码，得到对应的编码向量b(m)，m＝1,2,...,2L，其中编码向量b(m)中的第l位表示对应第l个传感器节点的两条射线的其中一个，即：其中m＝1,2,...,2L，l＝1,2,...,L；根据代价函数计算每组射线组合中L条射线的紧密程度，其中表示射线上任意一点与射线上任意一点之间的最短距离，表示为，di,j(ray)(b(m))=min||(pi+kiu^i[b(m)]i)-(pj+kju^j[b(m)]j)||,i≠j,ki≥0,kj≥0,]]>获取具有最小代价函数值的射线组合bopt，其中opt∈{1,2,...,2L}；对具有最小代价函数值的射线组合进行最小二乘法估计，得到所述源节点的位置坐标。