压缩感知在无线定位技术中的应用

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压缩感知技术[1][4](CS: Compressed sensing)由D. L. Donoho,E. J. Candes,Terence Tao和J. Romberg等人在2004年左右提出,该技术也被称为:压缩采样技术。因为它作为一个崭新的采样技术,充分利用信号的稀疏性,以远低于Nyquist采样率的采样速率获取样本,并能够通过基追踪,正交匹配追踪等重构算法对信号进行重建。CS在过去不到10年的时间里,在图像处理,无线通信,地质勘测,大气测量等众多领域得到了广泛关注,并被美国评为2007年度十大科技进展[36]。基于RSSI的定位又分为两种方式,第一种方式是通过场强-距离模型[26][27][28],将用户接收机的场强值转换为用户与基站之间的距离值,利用数个圆(球)公共交点的方法来进行定位。这种定位方式的精度不高。第二种方法,就是基于场强指纹地图的定位[25][29][31][32]。这种定位方式精度比使用场强-距离模型来定位精度要高。这种定位方式分为两个阶段:离线阶段(训练)和在线定位阶段。这种定位方式的难点就在于离线训练阶段(指纹地图的建立),如果逐点去测量场强值,那么工作量太大。我们可以在指定区域减少采样位置点,通过基于压缩感知的指纹地图超分辨率重建来对指纹地图进行重构。这样就可以通过数字处理的方式减少实际测量的工作量。这也是本文的出发点和重点。本文的主要内容有:1)利用基于压缩感知的图像超分辨率重建,进行单帧图像的超分辨率重建。2)利用Kriging插值方法对场强数据进行预处理,变不均匀的场强地图为均匀。3)基于压缩感知稀疏表示的指纹地图超分辨率重建,并且对结果进行分析。4)通过计算机仿真,给出了基于指纹地图定位方法的实现,并且给出了仿真结果,并对结果给出了合理解释。通过本文的仿真结果,可以看到,在2倍插值的情况下,基于压缩感知的指纹地图超分辨率重建方法,分别比双三次插值,双线性插值要好5.36dB,10.37dB;在4倍插值的情况下,基于压缩感知的指纹地图超分辨率重建方法,分别比双三次插值,双线性插值要好1.49dB,2.69dB。这也是本文的一大亮点。
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