《無線感測器網路節點定位的矩陣完成理論與方法》是依託電子科技大學,由陳章鑫擔任醒目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：無線感測器網路節點定位的矩陣完成理論與方法
- 依託單位：電子科技大學
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：陳章鑫
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
節點位置是移動無線感測器網路(WSN)的重要信息之一，對WSN信息獲取與探測具有重要意義。理論上，多維標度(MDS)定位方法能利用WSN節點間的距離矩陣估計節點的位置，但是複雜的套用環境、受限的功率、信號頻寬和成本等因素往往導致距離矩陣出現不完整性問題。這種由測量數據導致的信息損失不僅增加了節點位置估計問題的欠定程度，還增加了MDS定位算法的複雜度。將矩陣完成分析理論套用於WSN節點定位，開展矩陣元素的測度完整性分析、矩陣的顯式完成分析、矩陣的隱式完成分析以及計算與定位精度折衷分析等方面的研究，克服因測量數據的信息損失和複雜套用環境的影響，提高無線感測器網路節點定位算法的穩健性和實用性。
結題摘要
本課題的主要目標是綜合考慮各種不完整性，探索利用矩陣完成方法解決目前十分突出的由於複雜套用環境等因素導致的無線感測器網路節點定位中數據矩陣結構受到損壞的途徑，改善無線感測器網路節點定位的性能。針對矩陣完成方法在無線感測器網路節點定位中的套用，將其分為兩大類來考慮：一類是顯式矩陣完整性分析，即在數據矩陣中明確知道存在數據缺失或者存在野值及其相應位置的情況；另一類是隱式矩陣完整性分析，指的是數據矩陣在形式上是完整的，但其中部分元素受噪聲影響較大或者存在野值並且該元素的位置未知的問題。針對第一類問題，首先引入數據矩陣的低秩特性，使得求解成為可能；其次通過圖直觀地了解除了低秩以外，數據矩陣還需要滿足的三個基本條件，即頂點可測性、連通性和採樣集合勢大小的要求；特別地，針對歐氏距離矩陣的顯示完成問題，利用交替秩完成方法考察了矩陣完成的成功率對採樣集合勢的要求。從仿真結果上看，需要的測量值個數要數倍於實際自由度才能獲得較高的成功率。針對第二類問題，主要考慮具備低秩特性的歐氏距離矩陣的完成問題。為了消除秩約束引入的非凸性，採用半定鬆弛來獲得進行求解。由於加權矩陣的存在，使得半定鬆弛方法既適用於隱式矩陣完整性分析，也適用於顯式矩陣完整性分析。仿真結果驗證了半定鬆弛方法的穩健性。在對上述問題研究過程中，也對有關的參數估計方法和定位方法，如直達方向重建方法、基於混合範數最佳化的波達方向估計、利用角度差測量進行自主定位等做了相應的研究。
