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基于稀疏贝叶斯学习的网格自适应多源定位

游康勇 杨立山 刘玥良 郭文彬 王文博

游康勇, 杨立山, 刘玥良, 郭文彬, 王文博. 基于稀疏贝叶斯学习的网格自适应多源定位[J]. 电子与信息学报, 2018, 40(9): 2150-2157. doi: 10.11999/JEIT171238
引用本文: 游康勇, 杨立山, 刘玥良, 郭文彬, 王文博. 基于稀疏贝叶斯学习的网格自适应多源定位[J]. 电子与信息学报, 2018, 40(9): 2150-2157. doi: 10.11999/JEIT171238
Kangyong YOU, Lishan YANG, Yueliang LIU, Wenbin GUO, Wenbo WANG. Adaptive Grid Multiple Sources Localization Based on Sparse Bayesian Learning[J]. Journal of Electronics & Information Technology, 2018, 40(9): 2150-2157. doi: 10.11999/JEIT171238
Citation: Kangyong YOU, Lishan YANG, Yueliang LIU, Wenbin GUO, Wenbo WANG. Adaptive Grid Multiple Sources Localization Based on Sparse Bayesian Learning[J]. Journal of Electronics & Information Technology, 2018, 40(9): 2150-2157. doi: 10.11999/JEIT171238

基于稀疏贝叶斯学习的网格自适应多源定位

doi: 10.11999/JEIT171238
基金项目: 国家自然科学基金(61271181, 61571054),通信网信息传输与分发技术重点实验室基金
详细信息
    作者简介:

    游康勇:男,1993年生,博士生,研究方向为压缩感知技术

    杨立山:男,1986年生,博士生,研究方向为图信号处理与压缩感知、大数据处理

    刘玥良:男,1992年生,博士生,研究方向为图信号处理与压缩感知、大数据处理

    郭文彬:男,1971年生,教授,研究方向为信号处理、认知无线电及其关键技术

    王文博:男,1965年生,教授,研究方向为通信理论和信号处理

    通讯作者:

    郭文彬  gwb@bupt.edu.cn

  • 中图分类号: TN911.7

Adaptive Grid Multiple Sources Localization Based on Sparse Bayesian Learning

Funds: The National Natural Science Foundation of China (61271181, 61571054), The Science and Technology on Information Transmission and Dissemination in Communication Networks Laboratory Foundation
  • 摘要: 多源定位是信号处理中的重要问题。该文针对目标偏离初始网格点引起的基不匹配问题,构建具有Laplace先验的稀疏贝叶斯学习框架,提出基于稀疏贝叶斯学习的网格自适应多源定位算法AGMTL。本质上,AGMTL实现了稀疏信号重建和网格自适应定位字典的学习。仿真结果表明,AGMTL通过网格自适应调整,在定位误差,估计可靠性,抗噪性能上均远远优于传统的压缩感知定位算法。
  • 图  1  基于空间网格离散化的多源定位模型

    图  2  网格自适应和定位结果

    图  3  定位的抗噪声性能

    图  4  传感器个数对定位的影响

    表  1  网格自适应多源定位算法

    算法1:网格自适应多源定位
    输入:测量结果矢量 ${{y}}$,初始网格点坐标集合 ${D_0}$,传感器坐标集合 ${P_s}$,传播模型 $f(d)$,目标个数 $K$;
    输出:稀疏位置矢量 ${\hat{ {x}}}$,自适应网格坐标集合 $D$,目标位置集合 ${P_{{\rm{tgt}}}}$,目标功率集合 ${E_{{\rm{tgt}}}}$;
    初始化:初始化超参数 ${{α}} $, $\beta $; ${{{θ}} _{{x}}} \leftarrow 0$, ${{{θ}} _{{y}}} \leftarrow 0$;由 ${D_0}$, ${P_s}$和 $f(d)$计算 ${{A}}$, ${{B}}$, ${{C}}$;
    步骤1(字典逼近):依据式(5),由 ${{A}}$, ${{B}}$, ${{C}}$和 ${{θ}} $逼近定位字典 ${{Φ}} $;
    步骤2(参数更新):由当前 ${{α}} $, $\beta $, ${{Φ}} $依次计算 ${{Σ}} $和 ${{μ}} $;依据式(20)和式(21),由当前 ${{α}} $, $\beta $, ${{Φ}} $, ${{Σ}} $和 ${{μ}} $更新 ${{α}} $和 $\beta $;
    步骤3(网格自适应):依据式(30)和式(31),由当前 ${{α}} $, $\beta $, ${{Φ}} $, ${{Σ}} $, ${{A}}$, ${{B}}$, ${{C}}$学习网格偏移矢量 ${{{θ}} _{{x}}}$和 ${{{θ}} _{{y}}}$;
    步骤4(迭代终止准则):计算残差能量 $\left\| {{{y}} - {{Φ}} {{x}}} \right\|_2^2$,若小于门限值或达到最大迭代次数,则终止迭代,输出参数;否则,继续迭代,跳转到步骤1;
    步骤5(定位): ${\hat{ {x}}} \leftarrow {{μ}} $, $D \leftarrow {D_0} + [{{{θ}} _{{x}}},{{{θ}} _{{y}}}]$; ${P_{{\rm{tgt}}}} \leftarrow ${ ${\hat{ {x}}}$最大的前K个系数在D中的对应网格点位置}; ${E_{{\rm{tgt}}}} \leftarrow ${ ${\hat{ {x}}}$最大的前K个系数}。
    下载: 导出CSV
  • GOLDONI E, SAVIOLI A, and RISI M. Experimental analysis of RSSI-based indoor localization with IEEE 802.15.4[C]. Wireless Conference, Lucca, Italy, 2010: 71–77.
    CAM L N, ORESTIS G, YUKI Y, et al. The wireless localization matching problem[J]. IEEE Internet of Things Journal, 2017, 4(5): 1312–1326 doi: 10.1109/JIOT.2017.2723013
    LIN Xiaofei, YOU Kangyong, and GUO Wenbin. Delaunay triangulation and mesh grid combining algorithm for multiple targets localization using compressive sensing[C]. International Symposium on Wireless Personal Multimedia Communications, Shenzhen, China, 2017: 25–30.
    CANDES E J and WAKIN M B. An introduction to compressive sampling[J]. IEEE Signal Processing Magazine, 2008, 25(2): 21–30 doi: 10.1109/MSP.2007.914731
    CEVHER V, DUARTE M F, and BARANIUK R G. Distributed target localization via spatial sparsity[C]. Signal Processing Conference, Lausanne, Switzerland, 2008: 1–5.
    FENG Chen, VALAEE S, and TAN Zhenhui. Multiple target localization using compressive sensing[C]. IEEE Global Telecommunications Conference, Honolulu, USA, 2009: 1–6.
    ZHANG Bowu, CHENG Xiuzhen, ZHANG Nan, et al. Sparse target counting and localization in sensor networks based on compressive sensing[C]. IEEE INFOCOM, Shanghai, China, 2011: 2255–2263.
    LAGUNAS E, SHARMA S K, CHATZINOTAS S, et al. Compressive sensing based target counting and localization exploiting joint sparsity[C]. IEEE International Conference on Acoustics, Speech and Signal Processing, Shanghai, China, 2016: 3231–3235.
    CHI Y, SCHARF LL, PEZESHKI A, et al. Sensitivity to basis mismatch in compressed sensing[J]. IEEE Transactions on Signal Processing, 2011, 59(5): 2182–2195 doi: 10.1109/TSP.2011.2112650
    SUN Baoming, GUO Yan, LI Ning, et al. Multiple target counting and localization using variational Bayesian EM algorithm in wireless sensor networks[J]. IEEE Transactions on Communications, 2017, 65(7): 2985–2998 doi: 10.1109/TCOMM.2017.2695198
    TIPPING M E. Sparse Bayesian learning and relevance vector machine[J]. Journal of Machine Learning Research, 2001, 1(3): 211–244 doi: 10.1162/15324430152748236
    JI Shihao, XUE Ya, and CARIN L. Bayesian compressive sensing[J]. IEEE Transactions on Signal Processing, 2008, 56(6): 2346–2356 doi: 10.1109/TSP.2007.914345
    TANG Gongguo, BHASKAR B N, SHAH P, et al. Compressive sensing off the grid[C]. Communication, Control, and Computing. Monticello, USA, 2013: 778–785.
    陈栩杉, 张雄伟, 杨吉斌, 等. 如何解决基不匹配问题: 从原子范数到无网格压缩感知[J]. 自动化学报, 2016, 42(3): 335–346 doi: 10.16383/j.aas.2016.c150539

    CHENG Xushan, ZHANG Xiongwei, YANG Jibin, et al. How to overcome basis mismatch: From atomicnorm to gridless compressive sensing[J]. Acta Automatica Sinica, 2016, 42(3): 335–346 doi: 10.16383/j.aas.2016.c150539
    CANDES E J and FERNANDEZ G C. Towards a mathematical theory of super-resolution[J]. Communications on Pure and Applied Mathematics, 2014, 67(6): 906–956 doi: 10.1002/cpa.21455
    YANG Zai and XIE Lihua. Enhancing sparsity and resolution via reweighted atomic norm minimization[J]. IEEE Transactions on Signal Processing, 2016, 64(4): 995–1006 doi: 10.1109/TSP.2015.2493987
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出版历程
  • 收稿日期:  2017-12-28
  • 修回日期:  2018-05-23
  • 网络出版日期:  2018-07-12
  • 刊出日期:  2018-09-01

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