基于压缩感知的无线传感器网络定位算法研究

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随着无线传感器网络技术的快速发展,节点定位技术为无线传感器网络中重要部分。目前存在着能量较低,计算能力不足等缺点,限制了无线传感器网络定位技术的适应场景。因此,尽可能降低计算复杂度,设计出精度高、速度快的定位算法对无线传感器网络来说重中之重。目前,压缩感知技术能够降低信号采样率,减少节点的计算负担。因此,本文结合压缩感知技术实现无线传感器网络节点定位。本文的工作内容主要包括:(1)改进贪婪匹配追踪重构算法首先分析研究了几种常用的压缩感知重构算法。在此基础上,提出了一种基于SP算法的改进算法——基于弱选择的稀疏度自适应匹配追踪(Sparsity Weak Adaptive Matching Pursuit,SPWAMP)算法。该算法首先利用弱选择策略以更加灵活的方式选择与原始信号更匹配的原子;其次,利用阈值控制方法和变步长方法控制算法的收敛条件和估计稀疏度的调整,使改进算法摆脱对信号稀疏度的依赖。(2)基于压缩感知的无线传感器网络定位算法将改进后的压缩感知重构算法与定位方法相结合。通过接收信号强度构建压缩感知观测矩阵和观测值,运用改进的SPWAMP算法进行信号重构,确定目标所在网格,利用三边测量法计算出节点具体位置,实现多目标节点定位。最后,利用MATLAB对改进重构算法进行仿真,通过比较与分析改进算法和传统算法的重构概率和运行时间,得出本文改进算法在保证重构速度的前提下,提升了重构成功概率;并且进一步将改进的重构算法与定位算法结合,使该定位算法能够同时将所有的未知节点的位置求得,即使未知节点不在网格中心,也能以较高的定位精度实现节点定位,避免了只对位于网格中心的未知节点进行定位。
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