[发明专利]一种复合噪声条件下的无线传感器网络节点定位系统

权利要求书

1.一种复合噪声条件下的无线传感器网络节点定位系统，其特征在于，所述系统包括：

安装于部分锚节点上的接收信号强度器，用于接收部分未知节点与所述部分锚节点之间的信号接收强度；

安装于所述部分锚节点上的定位器，用于获取所述部分锚节点的位置信息；

信号处理器，用于根据所述信号接收强度测距服从的对数衰减模型，得到所述部分锚节点中任一节点与所述部分未知节点中的任一节点之间的相对距离信息；根据所述部分锚节点的位置信息，得到所述部分锚节点相互之间的相对距离信息；并根据所述相对距离信息构造复合噪声条件下的平方欧氏距离矩阵；

综合定位处理器，用于根据所述平方欧氏距离矩阵，得到无线传感器网络中各未知节点的实际位置信息；

所述部分未知节点的总数不少于：

其中，n为无线传感网络中无线传感器的数量；r为目标矩阵的秩；为向上取整；

同时，所述部分锚节点的数量不少于3个。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述综合定位处理器，执行以下操作得到所述无线传感器网络中各未知节点的实际位置信息：

将所述复合噪声条件下的平方欧氏距离矩阵作为观测矩阵，将复合噪声作为噪声矩阵，将各节点之间精确的平方欧氏距离矩阵作为的目标矩阵，根据目标矩阵叠加噪声矩阵等于观测矩阵的关系，求取所述目标矩阵；

还用于根据所述由各节点之间精确的平方欧氏距离矩阵构成的目标矩阵，得到无线传感器网络中各未知节点的实际位置信息。

3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述的复合噪声条件是指包含高斯噪声、野值噪声和脉冲噪声的噪声条件。

4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述综合定位处理器执行以下操作求取所述目标矩阵：

基于范数正则化方法，分别对高斯噪声、野值噪声和脉冲噪声进行平滑，将复合噪声条件下的矩阵补全建模为凸优化问题，构建复合噪声条件下的矩阵补全模型；

应用算子分裂技术和交替方向乘子法对所述矩阵补全模型进行求解，得到所述目标矩阵。

5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述复合噪声条件下的矩阵补全模型为：

其中，M为观测矩阵，R表示目标矩阵，Ω∈[n]×[n]为观测元素的索引集合，G,O,C分别表示高斯噪声矩阵、野值噪声矩阵和脉冲噪声矩阵，其中脉冲噪声包括行脉冲噪声和列脉冲噪声；μ,λ为平衡三种噪声的可调参数。

6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，在构建复合噪声条件下的矩阵补全模型后，采用交替方向乘子法将约束优化问题转换为无约束优化问题；

构建的矩阵补全模型变为如下形式：

结合算子分裂技术，对上述无约束优化问题进行求解，得到各节点之间精确的平方欧氏距离矩阵。

7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述综合定位处理器，进一步执行以下操作得到所述无线传感器网络中各未知节点的实际位置信息：

根据目标矩阵，计算相应的双中心化相似矩阵，并对中心化相似矩阵进行奇异值分解；

基于双中心化相似矩阵的奇异值分解结果，计算各节点之间的相对坐标矩阵：

基于锚节点的先验物理位置及所述各节点之间的相对坐标矩阵，计算坐标转换矩阵；

绝对坐标矩阵中的元素与所述节点的实际位置信息相对应。