多传感器协同定位中的矢量压缩方法研究-通信与信息系统专业论文.docx

万方数据 万方数据 Dissertation Submitted to Hangzhou Dianzi University for the Degree of Master A Study of Vector Compression Method in Multi-sensor Cooperative Location Candidate: Zhiwei Zhuang Supervisor: Prof. Yi Zhan May，2015 杭州电子科技大学 学位论文原创性声明和使用授权说明 原创性声明 本人郑重声明： 所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得 的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过 的作品或成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。 申请学位论文与资料若有不实之处，本人承担一切相关责任。 论文作者签名： 日期： 年 月 日 学位论文使用授权说明 本人完全了解杭州电子科技大学关于保留和使用学位论文的规定，即：研究生在校攻读 学位期间论文工作的知识产权单位属杭州电子科技大学。本人保证毕业离校后，发表论文或 使用论文工作成果时署名单位仍然为杭州电子科技大学。学校有权保留送交论文的复印件， 允许查阅和借阅论文；学校可以公布论文的全部或部分内容，可以允许采用影印、缩印或其 它复制手段保存论文。（必威体育官网网址论文在解密后遵守此规定） 论文作者签名： 日期： 年 月 日 指导教师签名： 日期： 年 月 日 摘 要 随着无线通信技术、计算机网络技术、信号处理技术、集成电路技术的飞速发展和日益 成熟，无线传感网络技术的发展也得到快速的提升，并被广泛应用到军事领域和民用领域中。 其中，目标辐射源无源定位是无线传感器技术的重要应用之一。在协同无源定位过程中，各 节点需要将采集到的数据传送到参考节点，这个过程，节点间存在着大量的数据传输。然而， 传感器节点的通信能力较弱且节点的能量有限，基于无线传感器网络实现复杂的无源定位， 面临着诸多挑战。本文主要围绕着对无线传感网络无源定位中的数据压缩技术展开研究。 首先，本文对现有的无线传感网络无源定位技术进行研究分析，针对上述传感器节点间 存在大量数据传输的问题，学术界普遍提出“以计算换通信”的方式来解决。目前，由 Mark L. Fowler 和 Chen Mo 提出的基于费舍尔信息量的数据压缩方法能较好的解决这个问题。在信 息传输速率和能量受限的条件下，利用基于费舍尔信息量的数据压缩方法进行压缩时，需要 尽可能的保留信号中的费舍尔信息量（费舍尔信息是信号中携带的待估计参数的信息）。即 在数据压缩后，数据中保留待估计参数的费舍尔信息量越多，定位精度就越高。通过仿真证 明，基于费舍尔信息量的数据压缩方法不仅能保证较高的 TDOA 估计精度，而且能取得较高 的压缩比。 目前，针对无源定位中的数据压缩方法研究都是基于标量量化的。众所周知，矢量量化 技术比标量量化拥有更大的压缩空间。而且，矢量量化的解码技术也相对简单，只要进行查 表操作就可以实现。通过仿真实验证明，在无源定位中采用矢量压缩方法时，TDOA 估计精 度会有些损失，但是该方法获得巨大的压缩比是基于费舍尔信息量的数据压缩方法所达不到 的。在定位精度要求不高的情况下，可以使用矢量压缩方法实现快速定位。本文探究不同量 化维数、不同码书大小对 TDOA 估计精度的影响，通过仿真实验可以得到：在码书大小一定 时，随着矢量量化维数的增加，TDOA 估计精度下降。量化维数一定时，随着码书大小的增 加，TDOA 估计精度也随之上升。 在无源定位中采用矢量压缩方法虽然能取得很高的压缩比，但是矢量量化带来很大的复 杂度，它的复杂度随着量化维数 k 的增长呈指数形式增长。然而，传感器节点的计算能力也 是有限，在获得更大压缩空间的同时，如何降低矢量量化复杂度是必须关注的。本文研究了 基于维数缩减的变换域矢量量化方法，先对信号进行正交变换，然后对变换域系数进行矢量 量化。通过实验仿真，把基于维数缩减的变换域矢量压缩方法与直接采用穷尽有哪些信誉好的足球投注网站矢量压缩 方法进行比较：前者在 TDOA 估计精度上并没有比后者损失太多，但其复杂度要比后者有显 著的下降。 关键词：数据压缩，无线传感网络，无源定位，矢量量化，变换域矢量量化，到达时差定位 ABSTRACT With the rapid development of wireless communication technology, computer network technology, signal processing technology, integrated circuits technology, the development