[发明专利]一种通信计算一体化的WSN定位架构及实现方法

权利要求书

1.一种通信计算一体化的WSN定位架构，其特征在于，包括：处于环境任意位置的待测传感器节点、已知位置的M个锚传感器节点和一个汇聚传感器节点；

所述待测传感器节点，用于向当前环境广播特定功率的信号；

每一所述锚传感器节点均模拟FNN输入层，且利用自身存储的输入层到隐层的权重以及锚传感器节点到汇聚传感器节点之间的信道状态对接收到的待测传感器节点所发出的信号进行处理，并将处理后的信号向汇聚传感器节点发送；

所述汇聚传感器节点，用于将来自M个锚传感器节点同时发送的叠加信号进行处理，从而估计待测传感器节点的位置；

其中，每一所述锚传感器节点中均设有延时器、计算单元、存储单元及收发天线；其中：

延时器，用于对接收到的待测传感器节点所发出的信号进行延时处理；

存储单元，用于存储输入层到隐层的权重以及锚传感器节点到汇聚传感器节点之间的信道状态；

计算单元，用于利用存储单元所存储的输入层到隐层的权重以及锚传感器节点到汇聚传感器节点之间的信道状态对延时器延时后的信号进行计算；

收发天线，用于实现信号的接收与发送；

汇聚传感器节点估计待测传感器节点位置的方式如下：

信号的传输时间分为N个不同的时隙，在时隙j内，1≤j≤N，锚传感器节点i的发射信号为其中，h_i表示锚传感器节点i到汇聚传感器节点之间的信道状态，s表示锚传感器节点接收到的信号，为FNN隐层权重矩阵的第i行第j列元素；

锚传感器节点1～锚传感器节点M的信号同时发送；这些发送信号将会由于信道的叠加特性进行一个空中求和运算，汇聚传感器节点的接收信号为：

上述步骤经过N个不同时隙后，汇聚传感器节点得到N个接收信号，这一过程实现了模拟FNN输入层到隐层的数据流传送，最终通过输出层输出估计到的待测传感器节点的位置。

2.根据权利要求1所述的一种通信计算一体化的WSN定位架构，其特征在于，所述FNN为三层全连接结构，包含输入层、隐层及输出层；其中：

输入层具有M个神经元，由M个锚传感器节点模拟；隐层及输出层通过汇聚传感器节点中的神经网络实现，隐层具有N个神经元，输出层具有3个神经元；

所述FNN的权重与偏置预先利用训练样本训练得到；其中输入层到隐层的权重W¹为M*N维矩阵，表示为：

对于锚传感器节点i，其内部的存储单元储存权重W¹的第i行元素，1≤i≤M。

3.根据权利要求1所述的一种通信计算一体化的WSN定位架构，其特征在于，锚传感器节点到汇聚传感器节点之间的信道状态通过如下方式获得：

在一个时隙内，汇聚传感器节点向当前环境中广播参考信号，每一锚传感器节点根据接收到的信号大小确定汇聚传感器节点到自身的信道状态信息，并将其存储到内部的存储单元中，信道状态向量写为片＝[h₁h₂h₃...h_M]；

对于锚传感器节点i，其到汇聚传感器节点之间的信道状态为h_i。