目标定位的方法、装置和系统的制作方法
【专利摘要】一种目标定位的方法、装置和系统，该方法包括：定位系统的簇节点获取与至少一个目标设备相对应的测量数据，其中，用于反映该至少一个目标设备在该定位系统内的位置的定位向量具有稀疏性；对该测量数据进行去相关处理；向该定位系统的处理中心发送上报数据，该上报数据包括经该去相关处理后的测量数据，以便于该处理中心根据来自至少两个簇节点的上报数据和定位矩阵的低秩特性，确定该至少一个目标设备在该定位系统内的位置，其中，该定位矩阵是列数与该簇节点数量相同的列向量矩阵，该定位矩阵的列向量为该定位向量，将单个定位向量的独立稀疏性转换为由与该簇节点数量相同的列数的定位向量所组成的该定位矩阵的低秩特性，以实现准确的目标定位。
【专利说明】目标定位的方法、装置和系统
【技术领域】
[0001]本发明涉及通信领域，并且更具体地，涉及一种目标定位的方法、装置和系统。
【背景技术】
[0002]目前，已知一种基于无线网络的定位系统，该定位系统内的多个检测节点同时检测被测量物体(目标设备)发出的信号，并且，可以获取该信号的特征信息(例如，信号强度(RSS, Received Signal Strength)、到达时间(TOA, Time Of Arrival )、到达角度(AOA，Angle Of Arrival)等)，并将该特征信息作为测量数据上报到一个信息融合中心(FC，Fusion Center)或集中式控制基站(BS, Base Station),从而可以根据来自各检测节点的特征信息计算出被测量物体的位置，从而完成多检测节点联合目标定位。
[0003]在该定位系统中，如果将定位系统能够观测到的整个观测区域看成一个网格(参考图1)，一种理想方案是在网格内的所有坐标点上均部署检测节点，以获取网格内所有位置处的测量数据，例如，信号强度，从而，可以根据信号强度(功率)在整个网格内的分布来确定被测量物体的位置。但是，这种理想的方案却将造成定位系统内的极大资源开销，如能耗开销(由于大量检测节点均参与定位所以系统总能耗增大)、通信开销(由于节点个数的增加，节点向FC/BS上报的数据量增加，加大了系统内的通信开销)等等。
[0004]对此，可应用近年来在信号处理领域最新出现的压缩感知(CS, CompressiveSensing)技术，利用被测量物体在观测区域(网格)内的天然稀疏性(即被测量物体仅在若干个网格点上出现)，仅获取较少的检测节点处的信号的测量数据，便可以对观测区域内的被测量物体进行高效且准确的定位。
[0005]但是，该定位系统是根据单个测量数据(例如，将检测节点处的测量数据依次排列组成的单个向量)来确定目标设备的位置，仅利用了单向量的稀疏性，因此在目标定位系统的准确性方面仍有提升空间。
【发明内容】
[0006]本发明实施例提供一种目标定位的方法、装置和系统，能够准确地确定目标设备的位置。
[0007]第一方面，提供了一种目标定位的方法，该方法包括:定位系统的簇节点获取与至少一个目标设备相对应的测量数据，其中，用于反映该至少一个目标设备在该定位系统内的位置的定位向量具有稀疏性；对该测量数据进行去相关处理；向该定位系统的处理中心发送上报数据，该上报数据包括经该去相关处理后的测量数据，以便于该处理中心根据来自至少两个簇节点的上报数据和定位矩阵的低秩特性，确定该至少一个目标设备在该定位系统内的位置，其中，该定位矩阵的列向量为具有稀疏性的定位向量，该定位矩阵是列数与该簇节点数量相同的列向量矩阵，以将该定位向量的独立稀疏性转换为由与该簇节点数量相同的列数的定位向量所组成的定位矩阵的低秩特性。
[0008]在一种可能的实施方式中，该定位系统的簇节点获取与至少一个目标设备相对应的测量数据包括:定位系统的簇节点接收该至少一个目标设备发出的信号；确定该信号的特征信息；根据该信号的特征信息，确定该测量数据。
[0009]结合第一方面和第一种可能的实施方式，在第二种可能的实施方式中，该定位系统的簇节点获取与至少一个目标设备相对应的测量数据包括:定位系统的簇节点接收预设范围内的邻居节点发送的第一信息，该第一信息用于指示该邻居节点接收到的该至少一个目标设备发出的信号；根据该第一信息，确定该测量数据。
[0010]结合第一方面、第一种可能的实施方式和第二种可能的实施方式，在第三种可能的实施方式中，该去相关处理后的测量数据表示为，
[0011]y-A Θ
[0012]A=T ΦΨΒ
[0013]其中，y为该测量数据，Φ为采样矩阵，用于指示与该簇节点相对应的簇内用于检测该至少一个目标设备发出的信号的节点在该定位系统中的位置，Ψ为预设的稀疏表示矩阵，T为根据Φ和Ψ生成的去相关矩阵，用于去除Φ与Ψ的相关性，B为与该簇节点的观测范围相对应的限制矩阵，Θ为该定位向量。
[0014]结合第一方面、第一种可能的实施方式、第二种可能的实施方式和第三种可能的实施方式，在第四种可能的实施方式中，该上报数据还包括用于指示该簇节点的测量加性
噪声的第二信息。
[0015]第二方面，提供了一种目标定位的方法，该方法包括:定位系统的处理中心接收至少两个簇节点发送的上报数据，该上报数据包括测量数据，其中，测量数据是经该簇节点进行去相关处理后获取的与至少一个目标设备相对应的数据；根据该上报数据和定位矩阵的低秩特性，确定该定位矩阵，其中，该定位矩阵的列向量为具有稀疏性的定位向量，该定位矩阵是列数与该簇节点数量相同的列向量矩阵，以将该定位向量的独立稀疏性转换为由与所述簇节点数量相同的列数的定位向量所组成的该定位矩阵的低秩特性，该定位向量用于反映该至少一个目标设备在该定位系统内的位置。
[0016]在一种可能的实施方式中，该上报数据还包括用于指示该簇节点的测量加性噪声
的第二信息。
[0017]结合第二方面和第一种可能的实施方式，在第二种可能的实施方式中，该根据该上报数据和定位矩阵的低秩特性，确定该定位矩阵，包括:根据该上报数据，生成用于反映该定位系统的累加误差的第一函数；根据该第一函数和指示该定位矩阵的秩的第二函数，生成目标函数；通过使该目标函数最优化，确定该定位矩阵。
[0018]结合第二方面、第一种可能的实施方式和第二种可能的实施方式，在第三种可能的实施方式中，该根据该第一函数和指示该定位矩阵的秩的第二函数，生成目标函数，包括:确定权重值，该权重值用于指示该累加误差和该定位矩阵的低秩特性在确定该定位矩阵时产生的影响的比例；根据该第一函数和指示该定位矩阵的秩的第二函数，按该权重值生成目标函数。
[0019]结合第二方面、第一种可能的实施方式、第二种可能的实施方式和第三种可能的实施方式，在第四种可能的实施方式中，该确定权重值包括:
[0020]根据该定位系统的噪声和/或可容忍误差，确定该权重值。
[0021]结合第二方面、第一种可能的实施方式、第二种可能的实施方式、第三种可能的实施方式和第四种可能的实施方式，在第五种可能的实施方式中，该目标函数表示为
[0022]
【权利要求】
1.一种目标定位的方法，其特征在于，所述方法包括: 定位系统的簇节点获取与至少一个目标设备相对应的测量数据，其中，用于反映所述至少一个目标设备在所述定位系统内的位置的定位向量具有稀疏性； 对所述测量数据进行去相关处理； 向所述定位系统的处理中心发送上报数据，所述上报数据包括经所述去相关处理后的测量数据，以便于所述处理中心根据来自至少两个簇节点的上报数据和定位矩阵的低秩特性，确定所述至少一个目标设备在所述定位系统内的位置，其中，所述定位矩阵是列数与所述簇节点数量相同的列向量矩阵，所述定位矩阵的列向量为所述定位向量。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述定位系统的簇节点获取与至少一个目标设备相对应的测量数据包括: 定位系统的簇节点接收所述至少一个目标设备发出的信号； 确定所述信号的特征信息； 根据所述信号的特征信息，确定所述测量数据。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述定位系统的簇节点获取与至少一个目标设备相对应的测量数据包括: 定位系统的簇节点接 收预设范围内的邻居节点发送的第一信息，所述第一信息用于指示所述邻居节点接收到的所述至少一个目标设备发出的信号； 根据所述第一信息，确定所述测量数据。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，所述去相关处理后的测量数据表示为，
y=A θ A=T ΦΨΒ 其中，y为所述测量数据，Φ为采样矩阵，用于指示与所述簇节点相对应的簇内用于检测所述至少一个目标设备发出的信号的节点在所述定位系统中的位置，Ψ为预设的稀疏表示矩阵，T为根据Φ和Ψ生成的去相关矩阵，用于去除Φ与Ψ的相关性，B为与所述簇节点的观测范围相对应的限制矩阵，Θ为所述定位向量。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，所述上报数据还包括用于指示所述簇节点的测量加性噪声的第二信息。
6.一种目标定位的方法，其特征在于，所述方法包括: 定位系统的处理中心接收至少两个簇节点发送的上报数据，所述上报数据包括测量数据，其中，测量数据是经所述簇节点进行去相关处理后获取的与至少一个目标设备相对应的数据； 根据所述上报数据和定位矩阵的低秩特性，确定所述定位矩阵，其中，所述定位矩阵的列向量为具有稀疏性的定位向量，所述定位矩阵是列数与所述簇节点数量相同的列向量矩阵，以将所述定位向量的独立稀疏性转换为由与所述簇节点数量相同的列数的定位向量所组成的所述定位矩阵的低秩特性，所述定位向量用于反映所述至少一个目标设备在所述定位系统内的位置； 根据所述定位矩阵，确定所述至少一个目标设备在所述定位系统内的位置。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述上报数据还包括用于指示所述簇节点的测量加性噪声的第二信息。
8.根据权利要求6或7所述的方法，其特征在于，所述根据所述上报数据和定位矩阵的低秩特性，确定所述定位矩阵，包括: 根据所述上报数据，生成用于反映所述定位系统的累加误差的第一函数； 根据所述第一函数和指示所述定位矩阵的秩的第二函数，生成目标函数； 通过使所述目标函数最优化，确定所述定位矩阵。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述根据所述第一函数和指示所述定位矩阵的秩的第二函数，生成目标函数，包括: 确定权重值，所述权重值用于指示所述累加误差和所述定位矩阵的低秩特性在确定所述定位矩阵时产生的影响的比例； 根据所述第一函数和指示所述定位矩阵的秩的第二函数，按所述权重值生成目标函数。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述确定权重值包括: 根据所述定位系统的噪声和/或可容忍误差，确定所述权重值。
11.根据权利要求9或10所述的方法，其特征在于，所述目标函数表示为
12.根据权利要求8至10中任一项所述的方法，其特征在于，所述根据所述第一函数和指示所述定位矩阵的秩的第二函数，生成目标函数，包括: 根据所述第二函数，生成指示所述第二函数的凸包络的第三函数； 根据所述第一函数和所述第三函数，生成所述目标函数。
13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，所述目标函数表示为
14.一种目标定位的装置，其特征在于，所述装置包括: 获取单元，用于使定位系统的簇节点获取与至少一个目标设备相对应的测量数据，并向处理单元传输所述测量数据，其中，用于反映所述至少一个目标设备在所述定位系统内的位置的定位向量具有稀疏性； 处理单元，用于从所述获取单元获取所述测量数据，对所述测量数据进行去相关处理，并向发送单元传输上报数据，所述上报数据包括经所述去相关处理后的测量数据； 发送单元，用于从所述处理单元获取所述上报数据，并向所述定位系统的处理中心发送上报数据，以便于所述处理中心根据来自至少两个簇节点的上报数据和定位矩阵的低秩特性，确定所述至少一个目标设备在所述定位系统内的位置，其中，所述定位矩阵是列数与所述簇节点数量相同的 列向量矩阵，所述定位矩阵的列向量为所述定位向量。
15.根据权利要求14所述的装置，其特征在于，所述获取单元具体用于接收所述至少一个目标设备发出的信号； 用于确定所述信号的特征信息； 用于根据所述信号的特征信息，确定所述测量数据。
16.根据权利要求14或15所述的装置，其特征在于，所述获取单元具体用于接收预设范围内的邻居节点发送的第一信息，所述第一信息用于指示所述邻居节点接收到的所述至少一个目标设备发出的信号； 用于根据所述第一信息，确定所述测量数据。
17.根据权利要求14至16中任一项所述的装置，其特征在于，所述去相关处理后的测量数据表示为，
y=A θ A=T ΦΨΒ 其中，y为所述测量数据，Φ为采样矩阵，用于指示与所述簇节点相对应的簇内用于检测所述至少一个目标设备发出的信号的节点在所述定位系统中的位置，Ψ为预设的稀疏表示矩阵，T为根据Φ和Ψ生成的去相关矩阵，用于去除Φ与Ψ的相关性，B为与所述簇节点的观测范围相对应的限制矩阵，θ为所述定位向量。
18.根据权利要求14至17中任一项所述的装置，其特征在于，所述上报数据还包括用于指示所述簇节点的测量加性噪声的第二信息。
19.一种目标定位的装置，其特征在于，所述装置包括: 接收单元，用于使定位系统的处理中心接收至少两个簇节点发送的上报数据，所述上报数据包括测量数据，其中，测量数据是经所述簇节点进行去相关处理后获取的与至少一个目标设备相对应的数据； 处理单元，用于根据所述上报数据和定位矩阵的低秩特性，确定所述定位矩阵，其中，所述定位矩阵是列数与所述簇节点数量相同的列向量矩阵，所述定位矩阵的列向量为具有稀疏性的定位向量，以将所述定位向量的独立稀疏性转换为由与所述簇节点数量相同的列数的定位向量所组成的所述定位矩阵的低秩特性，所述定位向量用于反映所述至少一个目标设备在所述定位系统内的位置； 用于根据所述定位矩阵，确定所述至少一个目标设备在所述定位系统内的位置。
20.根据权利要求19所述的装置，其特征在于，所述上报数据还包括用于指示所述簇节点的测量加性噪声的第二信息。
21.根据权利要求19或20所述的装置，其特征在于，所述处理单元具体用于根据所述上报数据，生成用于反映所述定位系统的累加误差的第一函数； 用于根据所述第一函数和指示所述定位矩阵的秩的第二函数，生成目标函数； 用于通过使所述目标函数最优化，确定所述定位矩阵。
22.根据权利要求21所述的装置，其特征在于，所述处理单元具体用于确定权重值，所述权重值用于指示所述累加误差和所述定位矩阵的低秩特性在确定所述定位矩阵时产生的影响的比例； 用于根据所述第一函数和指示所述定位矩阵的秩的第二函数，按所述权重值生成目标函数。
23.根据权利要求22所述的装置，其特征在于，所述处理单元具体用于根据所述定位系统的噪声和/或可容忍误差，确定所述权重值。
24.根据权利要求22或23所述的装置，其特征在于，所述目标函数表示为
25.根据权利要求21至23中任一项所述的装置，其特征在于，所述处理单元具体用于根据所述第二函数，生成指示所述第二函数的凸包络的第三函数； 用于根据所述第一函数和所述第三函数，生成所述目标函数。
26.根据权利要求25所述的装置，其特征在于，所述目标函数表示为
27.一种目标定位的 系统，其特征在于，所述系统包括: 至少两个权利要求14至18中任一项所述的目标定位的装置； 权利要求19至26中任一项所述的目标定位的装置。
【文档编号】H04W64/00GK103702410SQ201210370044
【公开日】2014年4月2日 申请日期:2012年9月27日 优先权日:2012年9月27日
【发明者】王悦 申请人:华为技术有限公司