CN110324782A - 一种基于接收功率的多有向发送源的定位方法及装置 - Google Patents

一种基于接收功率的多有向发送源的定位方法及装置 Download PDF

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Abstract

本发明实施例提供了一种基于接收功率的多有向发送源的定位方法及装置，其中方法包括：在第一预设区域内的坐标点中选择第四预设数量个坐标点，构成第一稀疏发送源向量；利用压缩感知方法计算有向发送源的初始估计信息；确定当前候选区域；在当前候选区域内的坐标点中选择当前预设数量个坐标点，构成第二稀疏发送源向量；利用压缩感知方法计算有向发送源的当前估计信息；如果当前位置分辨率不等于预设目标位置分辨率，则确定新的候选区域，并执行构成第二稀疏发送源向量的步骤；直到当前位置分辨率等于预设目标位置分辨率，将当前估计信息确定为有向发送源的位置信息和方向信息。本发明实施例能够降低多有向发送源定位过程中的计算复杂度。

Description

一种基于接收功率的多有向发送源的定位方法及装置
技术领域
本发明涉及通信技术领域，特别是涉及一种基于接收功率的多有向发送源的定位方法及装置。
背景技术
发送源的精确定位具有多方面的实际和潜在应用。例如在蜂窝网络中，基站设备可以通过用户设备的定位为用户提供更好的服务；在无线传感网络中，传感器的准确定位能够确保该传感器感知和传输的数据具备利用价值和可追溯性；在认知无线通信网络中，次级用户可以依靠对主用户的定位信息，完成对频谱资源占用性情况的判定，并结合所构建的频谱图，实现认知通信过程；在入侵检测和目标识别领域，监测设备可以通过定位估计过程实现对入侵者的识别和位置估计，便于采取进一步措施以保障系统安全。有向发送源指的是该发送源在某一个方向上的传输增益较大，而在其它方向上的传输增益较小。
现有技术中，通常采用压缩感知方法对多发送源进行定位，具体过程为：根据已知的多个接收节点的接收功率构建功率水平向量，根据接收节点的数量和位置，以及所选择的空间点的数量构建测量矩阵，构建稀疏基矩阵以及稀疏发送源向量，该稀疏发送源向量的维度为所有空间点的数量，其中有多个元素的值为非0值，这些非0值的元素数量为发送源的数量，其余值均为0，将以上的功率水平向量、测量矩阵、稀疏基矩阵以及稀疏发送源向量代入压缩感知方法的欠定方程中，求解出发送源位置向量，即可得出发送源的位置。
通常，空间点数量的选择基于预先确定的搜索范围的面积，以及分辨率，例如，当预先确定的搜索范围为正方形，且其边长为100m，发送源的位置分辨率为1m，方向分辨率为1°时，则针对有向发送源来说，需要估计其位置和发送方向，发送源可能的发送方向为360个方向，因此为求解出该发送源的位置和方向，则需要选择3600000个空间点来构建观测矩阵、稀疏基矩阵以及稀疏发送源向量。由于现有技术中需要选择较多数量的空间点来计算求解得出发送源的位置和发送方向，因此导致压缩感知技术中的欠定方程求解复杂度较高，进而导致发送源的定位过程计算复杂度较高。
发明内容
本发明实施例的目的在于提供一种基于接收功率的多有向发送源的定位方法及装置，能够降低多有向发送源定位过程中的计算复杂度。具体技术方案如下：
第一方面，本发明实施例提供了一种基于接收功率的多有向发送源的定位方法，所述方法包括：
将第一预设区域内的第一预设数量个空间坐标点添加至第二预设数量个接收节点中，得到第三预设数量个坐标点，所述第三预设数量为所述第一预设数量与所述第二预设数量之和；基于预设的初始位置分辨率，初始方向分辨率，以及所述第一预设区域内的坐标点中所有两个坐标点之间的距离，在所述第一预设区域内的坐标点中选择第四预设数量个坐标点，并将所述第四预设数量个坐标点构成第一稀疏发送源向量；利用压缩感知方法计算有向发送源的初始估计信息，所述初始估计信息包括：初始位置估计信息和初始方向估计信息；根据所述初始估计信息，以及所述初始方向分辨率，确定当前候选区域，所述当前候选区域为小于所述第一预设区域的扇形区域；基于当前方向分辨率，当前位置分辨率，以及所述当前候选区域内的坐标点中所有两个坐标点之间的距离，在所述当前候选区域内的坐标点中选择当前预设数量个坐标点，并将所述当前预设数量个坐标点构成第二稀疏发送源向量，所述当前预设数量为当前迭代时刻所选择的坐标点的数量，所述当前方向分辨率小于前一方向分辨率，所述前一方向分辨率为前一迭代时刻的方向分辨率，所述当前位置分辨率小于前一位置分辨率，所述前一位置分辨率为所述前一迭代时刻的位置分辨率；利用压缩感知方法计算所述有向发送源的当前估计信息，所述当前估计信息包括：当前位置估计信息和当前方向估计信息；如果所述当前位置分辨率等于所述预设目标位置分辨率，且所述当前方向分辨率等于所述预设目标方向分辨率，则将所述当前位置估计信息和当前方向估计信息确定为所述有向发送源的位置信息和方向信息；如果所述当前位置分辨率不等于所述预设目标位置分辨率，且所述当前方向分辨率不等于所述预设目标方向分辨率，则基于所述当前估计信息，以及当前方向分辨率，确定新的候选区域，将所述当前候选区域更新为所述新的候选区域，并执行所述基于当前方向分辨率，当前位置分辨率，以及所述当前候选区域内的坐标点中所有两个坐标点之间的距离，在所述当前候选区域内的坐标点中选择当前预设数量个坐标点，并将所述当前预设数量个坐标点构成第二稀疏发送源向量的步骤。
可选地，所述基于预设的初始位置分辨率，初始方向分辨率，以及所述第一预设区域内的坐标点中所有两个坐标点之间的距离，在所述第一预设区域内的坐标点中选择第四预设数量个坐标点，并将所述第四预设数量个坐标点构成第一稀疏发送源向量的步骤，包括：
利用第一预设表达式计算所述第四预设数量，所述第一预设表达式为：
L＝N/(360/q0)
式中，L表示所述第四预设数量，N表示所述第三预设数量，q0表示所述初始方向分辨率；根据所述初始位置分辨率，以及所述第一预设区域内的坐标点中所有两个坐标点之间的距离，确定所述第四预设数量个坐标点，所述第四预设数量个坐标点中所有两个相邻的坐标点之间的距离均大于所述初始位置分辨率；利用所述第四预设数量个坐标点构成所述第一稀疏发送源向量。
可选地，所述根据所述初始估计信息，以及所述初始方向分辨率，确定当前候选区域的步骤，包括：
将所述初始位置估计信息确定为所述当前候选区域的圆心；将所述初始位置分辨率确定为所述当前候选区域的半径；确定所述当前候选区域的角度范围，所述角度范围为所述初始方向估计信息与所述初始方向分辨率之差，与所述初始方向估计信息与所述初始方向分辨率之和之间的范围；根据所述圆心、所述半径以及所述角度范围，确定所述当前候选区域。
可选地，所述基于当前方向分辨率，当前位置分辨率，以及所述当前候选区域内的坐标点中所有两个坐标点之间的距离，在所述当前候选区域内的坐标点中选择当前预设数量个坐标点，并将所述当前预设数量个坐标点构成第二稀疏发送源向量的步骤，包括：
利用第二预设表达式计算所述当前预设数量，所述第二预设表达式为：
LJ＝NqJ/(2qJ-1)
式中，LJ表示所述当前预设数量，N表示所述第三预设数量，qJ-1表示前一迭代时刻的方向分辨率，qJ表示所述当前方向分辨率，J表示迭代次数；根据所述当前位置分辨率，以及所述当前候选区域内的坐标点中的所有两个坐标点之间的距离，确定所述当前预设数量个坐标点，所述当前预设数量个坐标点中所有两个相邻的坐标点之间的距离均大于所述当前位置分辨率；利用所述当前预设数量个坐标点构成所述第二稀疏发送源向量。
可选地，在所述将第一预设区域内的第一预设数量个空间坐标点添加至第二预设数量个接收节点中，得到第三预设数量个坐标点之前，所述方法还包括：
根据所述接收节点的接收功率，利用空间插值方法计算第三预设区域中第五预设数量个空间点的估计功率，所述第三预设区域大于所述第一预设区域；根据所述第五预设数量个空间点的估计功率，判断是否满足所述有向发送源候选位置的预设条件；根据满足所述预设条件的空间点，确定所述第一预设区域。
可选地，所述根据所述第五预设数量个空间点的估计功率，判断是否满足所述有向发送源候选位置的预设条件的步骤，包括：
利用第三预设表达式计算功率门限，所述第三预设表达式为：
式中，Pr表示所述功率门限，Pt表示所述有向发送源的发送功率，np表示路径损耗，s表示所述第三预设区域的面积，Pout表示预设参考概率，M表示所述第二预设数量，d0表示预设参考距离；根据所述第五预设数量个空间点的估计功率是否大于或等于所述功率门限，确定所述第五预设数量个空间点的估计功率是否满足所述有向发送源候选位置的预设条件。
第二方面，本发明实施例提供了一种基于接收功率的多有向发送源的定位装置，所述装置包括：
添加模块，用于将第一预设区域内的第一预设数量个空间坐标点添加至第二预设数量个接收节点中，得到第三预设数量个坐标点，所述第三预设数量为所述第一预设数量与所述第二预设数量之和；第一处理模块，用于基于预设的初始位置分辨率，初始方向分辨率，以及所述第一预设区域内的坐标点中所有两个坐标点之间的距离，在所述第一预设区域内的坐标点中选择第四预设数量个坐标点，并将所述第四预设数量个坐标点构成第一稀疏发送源向量；第一计算模块，用于利用压缩感知方法计算有向发送源的初始估计信息，所述初始估计信息包括：初始位置估计信息和初始方向估计信息；第一确定模块，用于根据所述初始估计信息，以及所述初始方向分辨率，确定当前候选区域，所述当前候选区域为小于所述第一预设区域的扇形区域；第二处理模块，用于基于当前方向分辨率，当前位置分辨率，以及所述当前候选区域内的坐标点中所有两个坐标点之间的距离，在所述当前候选区域内的坐标点中选择当前预设数量个坐标点，并将所述当前预设数量个坐标点构成第二稀疏发送源向量，所述当前预设数量为当前迭代时刻所选择的坐标点的数量，所述当前方向分辨率小于前一方向分辨率，所述前一方向分辨率为前一迭代时刻的方向分辨率，所述当前位置分辨率小于前一位置分辨率，所述前一位置分辨率为所述前一迭代时刻的位置分辨率；第二计算模块，用于利用压缩感知方法计算所述有向发送源的当前估计信息，所述当前估计信息包括：当前位置估计信息和当前方向估计信息；第二确定模块，用于如果所述当前位置分辨率等于所述预设目标位置分辨率，且所述当前方向分辨率等于所述预设目标方向分辨率，则将所述当前位置估计信息和当前方向估计信息确定为所述有向发送源的位置信息和方向信息；第三处理模块，用于如果所述当前位置分辨率不等于所述预设目标位置分辨率，且所述当前方向分辨率不等于所述预设目标方向分辨率，则基于所述当前估计信息，以及当前方向分辨率，确定新的候选区域，将所述当前候选区域更新为所述新的候选区域，并触发所述第二处理模块执行所述基于当前方向分辨率，当前位置分辨率，以及所述当前候选区域内的坐标点中所有两个坐标点之间的距离，在所述当前候选区域内的坐标点中选择当前预设数量个坐标点，并将所述当前预设数量个坐标点构成第二稀疏发送源向量的步骤。
可选地，所述第一处理模块，包括：
第一计算子模块，用于利用第一预设表达式计算所述第四预设数量，所述第一预设表达式为：
L＝N/(360/q0)
式中，L表示所述第四预设数量，N表示所述第三预设数量，q0表示所述初始方向分辨率；第一确定子模块，用于根据所述初始位置分辨率，以及所述第一预设区域内的坐标点中所有两个坐标点之间的距离，确定所述第四预设数量个坐标点，所述第四预设数量个坐标点中所有两个相邻的坐标点之间的距离均大于所述初始位置分辨率；第一构成子模块，用于利用所述第四预设数量个坐标点构成所述第一稀疏发送源向量。
可选地，所述第一确定模块，包括：
第二确定子模块，用于将所述初始位置估计信息确定为所述当前候选区域的圆心；第三确定子模块，用于将所述初始位置分辨率确定为所述当前候选区域的半径；第四确定子模块，用于确定所述当前候选区域的角度范围，所述角度范围为所述初始方向估计信息与所述初始方向分辨率之差，与所述初始方向估计信息与所述初始方向分辨率之和之间的范围；第五确定子模块，用于根据所述圆心、所述半径以及所述角度范围，确定所述当前候选区域。
可选地，所述第二处理模块，包括：
第二计算子模块，用于利用第二预设表达式计算所述当前预设数量，所述第二预设表达式为：
LJ＝NqJ/(2qJ-1)
式中，LJ表示所述当前预设数量，N表示所述第三预设数量，qJ-1表示前一迭代时刻的方向分辨率，qJ表示所述当前方向分辨率，J表示迭代次数；第六确定子模块，用于根据所述当前位置分辨率，以及所述当前候选区域内的坐标点中的所有两个坐标点之间的距离，确定所述当前预设数量个坐标点，所述当前预设数量个坐标点中所有两个相邻的坐标点之间的距离均大于所述当前位置分辨率；第二构成子模块，用于利用所述当前预设数量个坐标点构成所述第二稀疏发送源向量。
可选地，所述装置还包括：
第三计算模块，用于根据所述接收节点的接收功率，利用空间插值方法计算第三预设区域中第五预设数量个空间点的估计功率，所述第三预设区域大于所述第一预设区域；判断模块，用于根据所述第五预设数量个空间点的估计功率，判断是否满足所述有向发送源候选位置的预设条件；第三确定模块，用于根据满足所述预设条件的空间点，确定所述第一预设区域。
可选地，所述判断模块，包括：
第三计算子模块，用于利用第三预设表达式计算功率门限，所述第三预设表达式为：
式中，Pr表示功率门限，Pt表示所述有向发送源的发送功率，np表示路径损耗，s表示所述第三预设区域的面积，Pout表示预设参考概率，M表示所述第二预设数量，d0表示预设参考距离；第七确定子模块，用于根据所述第五预设数量个空间点的估计功率是否大于或等于所述功率门限，确定所述第五预设数量个空间点的估计功率是否满足所述有向发送源候选位置的预设条件。
第三方面，本发明实施例提供了一种电子设备，包括处理器、通信接口、存储器和通信总线，其中，所述处理器、所述通信接口、所述存储器通过所述通信总线完成相互间的通信；所述机器可读存储介质存储有能够被所述处理器执行的机器可执行指令，所述处理器被所述机器可执行指令促使：实现本发明实施例第一方面提供的基于接收功率的多有向发送源的定位方法的方法步骤。
第四方面，本发明实施例提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质内存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行本发明实施例第一方面提供的基于接收功率的多有向发送源的定位方法的方法步骤。
本发明实施例提供的一种基于接收功率的多有向发送源的定位方法及装置，利用多次迭代计算，每一个迭代时刻的分辨率均小于前一个迭代时刻的分辨率，从第二迭代时刻至最后一个迭代时刻均是在前一个迭代时刻确定的当前候选区域内，进一步估计有向发送源的位置信息和方向信息。由于每个迭代时刻利用压缩感知计算发送源的估计信息的过程中，均是根据该迭代时刻的分辨率确定构建稀疏发送源向量的坐标点的数量，每次迭代时刻只需要估计一个大致的位置，因此每个迭代时刻可以选择较少数量的坐标点来构建稀疏发送源向量，使得每个迭代时刻的压缩感知欠定方程求解复杂度较低，进而能够降低整个有向发送源定位过程中的计算复杂度。此外，由于预设目标位置分辨率决定发送源定位的准确度，因此在使用中可以通过设置较小的预设目标位置分辨率，以提高有向发送源定位的准确度。当然，实施本发明的任一产品或方法必不一定需要同时达到以上所述的所有优点。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例的基于接收功率的多有向发送源的定位方法的一种流程示意图；
图2为本发明实施例的多有向发送源的定位方法中步骤S102的流程示意图；
图3为本发明实施例的多有向发送源的定位方法中步骤S104的流程示意图；
图4为本发明实施例的多有向发送源的定位方法中步骤S105的流程示意图；
图5为本发明实施例的基于接收功率的多有向发送源的定位方法的另一种流程示意图；
图6为本发明实施例的多有向发送源的定位方法中步骤S202的流程示意图；
图7为本发明实施例提供的基于接收功率的多有向发送源的定位方法，与单个有向发送源位置估计的图处理法的性能比较示意图；
图8为本发明实施例提供的基于接收功率的多有向发送源的定位方法，在不同信噪比的情况下的定位误差示意图；
图9为本发明实施例的基于接收功率的多有向发送源的定位装置的一种结构示意图；
图10为本发明实施例的多有向发送源的定位装置中第一处理模块的一种结构示意图；
图11为本发明实施例的多有向发送源的定位装置中第一确定模块的一种结构示意图；
图12为本发明实施例的多有向发送源的定位装置中第二处理模块的一种结构示意图；
图13为本发明实施例的多有向发送源的定位装置的另一种结构示意图；
图14为本发明实施例的多有向发送源的定位装置中判断模块的一种结构示意图；
图15为本发明实施例提供的电子设备的一种结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，本发明实施例提供了一种基于接收功率的多有向发送源的定位方法，该过程可以包括以下步骤：
S101，将第一预设区域内的第一预设数量个空间坐标点添加至第二预设数量个接收节点中，得到第三预设数量个坐标点。
通常，接收节点的数量、位置以及接收功率均是已知的，因此第二预设数量为所有已知的接收节点的数量。可以先根据经验确定第一预设区域；接着确定第三预设数量，该第三预设数量可以根据第一预设区域的外形尺寸以及预设的初始位置分辨率和初始方向分辨率确定，例如，当第一预设区域为正方形且其边长为100m，初始位置分辨率为10m，初始方向分辨率为60°时，则第三预设数量可以设置为600。第三预设数量可以为第一预设数量与第二预设数量之和，因此第一预设数量可以通过将第三预设数量减去第二预设数量得到。
S102，基于预设的初始位置分辨率，初始方向分辨率，以及第一预设区域内的坐标点中所有两个坐标点之间的距离，在第一预设区域内的坐标点中选择第四预设数量个坐标点，并将第四预设数量个坐标点构成第一稀疏发送源向量。
由于本发明实施例提供的技术方案需要经过多次迭代计算，逐步缩小有向发送源的搜索范围，因此可以通过设置初始位置分辨率、迭代次数以及目标位置分辨率，计算每个迭代时刻所采用的位置分辨率，例如，在本发明实施例中，初始位置分辨率为10m，迭代次数为6次，目标位置分辨率为1m，则每个迭代时刻所采用的位置分辨率分别可以为：10m，8m，6m，4m，2m，1m；通过设置初始方向分辨率、迭代次数以及预设目标方向分辨率，计算每个迭代时刻所采用的方向分辨率，例如，在本发明实施例中，初始方向分辨率为60°，迭代次数为6次，预设目标方向分辨率为1°，则每个迭代时刻所采用的方向分辨率分别可以为：60°，30°，10°，5°，2°，1°。
作为本发明实施例一种可选的实施方式，如图2所示，上述步骤S102，具体可以包括：
S1021，利用第一预设表达式计算第四预设数量。
在本发明实施例中，第一预设表达式可以为：
L＝N/(360/q0)
式中，L表示第四预设数量，N表示第三预设数量，q0表示初始方向分辨率。
需要说明的是，第三预设数量可以为第一稀疏发送源向量的元素个数，可以通过先确定第三预设数量，即可确定第一稀疏发送源向量的元素个数。由于初始方向分辨率为q0，因此第四预设数量个坐标点中，每一个坐标点可以对应360/q0个发送方向，例如，当初始方向分辨率为60°时，则每一个坐标点可以对应6个发送方向。对于第一稀疏发送源向量来说，其中的每一个元素可以表示一个坐标点的位置，以及该坐标点的位置的其中一个发送方向，因此可以通过第一稀疏发送源向量的总元素个数除以每个坐标点对应的发送方向的个数，计算第四预设数量。
S1022，根据初始位置分辨率，以及第一预设区域内的坐标点中所有两个坐标点之间的距离，确定第四预设数量个坐标点。
在本发明实施例中，第四预设数量个坐标点中所有两个相邻的坐标点之间的距离均大于初始位置分辨率。可以根据第一预设区域内的坐标点中所有两个坐标点之间的距离，从中选择两个坐标点之间的距离大于初始位置分辨率的坐标点，而且第四预设数量个坐标点中两个相邻的坐标点之间的距离应该尽可能大，这样一来，使得第四预设数量个坐标点尽可能均匀地分布在第一预设区域内。
S1023，利用第四预设数量个坐标点构成第一稀疏发送源向量。
第一稀疏发送源向量的元素个数为第三预设数量，第四预设数量个坐标点中每个坐标点对应的发送方向为360/q0个，因此第四预设数量个坐标点中，每一个坐标点的位置，以及该坐标点的位置的其中一个发送方向可以通过第一稀疏发送源向量中的一个元素表示。
采用上述的方法构建第一稀疏发送源向量，能够使得第四预设数量个坐标点尽可能均匀分布在第一预设区域内，而且第四预设数量个坐标点中的每个坐标点对应的发送方向均匀地分布在整个圆周上，因此使得根据第一稀疏发送源向量，采用压缩感知方法计算得到的有向发送源的初始估计信息，与有向发送源的位置信息和方向信息之间的误差较小。
参见图1，S103，利用压缩感知方法计算有向发送源的初始估计信息。
在本发明实施例中，初始估计信息包括：初始位置估计信息和初始方向估计信息。
利用压缩感知方法计算有向发送源的初始估计信息的过程可以为：根据所有接收节点的接收功率构建功率水平向量，该功率水平向量的元素个数为接收节点的数量。根据接收节点的位置构建测量矩阵，该测量矩阵的行数为接收节点的数量、列数为第三预设数量，而且在测量矩阵的每一行中，该行存在接收节点的位置对应的元素的值为1，其他位置的元素的值均为0，具体可以通过如下方式构建测量矩阵：将所有接收节点按照一定的方式排序，例如顺时针、逆时针等方式，根据其在整个接收节点的排序的序号，确定测量矩阵每一行中存在接收节点的位置，例如，当一个接收节点在所有接收节点中排序为2时，则测量矩阵中，表示该接收节点的该行元素中的第二个元素的值为1，该行元素中的其他值均为0。根据第三预设数量个坐标点构建稀疏基矩阵，该稀疏基矩阵的行数和列数均为第三预设数量，该稀疏基矩阵中的每一列元素表示，其中一个坐标点对应的位置和方向的发送源辐射到其他所有坐标点，其他所有坐标点的接收功率。
压缩感知方法的欠定方程为：
y＝ΦΨα+n
上式中，y表示功率水平向量，Φ表示测量矩阵，Ψ表示稀疏基矩阵，α表示稀疏发送源向量，n表示高斯噪声，由于上式中y、Φ、Ψ以及n均是已知的，因此通过求解上述欠定方程，解出α，即可得到每个发送源的初始位置估计信息和初始方向估计信息。
求解上述欠定方程的过程中，可以先定义传感矩阵，传感矩阵的计算公式可以表示为：
A＝ΦΨ
上述中，A表示传感矩阵，传感矩阵的行数为接收节点的数量、列数为第三预设数量。
将传感矩阵进行奇异值分解，奇异值分解过程的计算公式可以表示为：
A＝UΣVT
上式中，U为酉矩阵，且U的行数和列数均为接收节点的数量，Σ的行数为接收节点的数量、列数为第三预设数量，Σ的主对角线上的元素为传感矩阵A的奇异值，其他元素均为0，VT为酉矩阵，且VT的行数和列数均为第三预设数量，VT表示V的转置矩阵。
联立上述的欠定方程、传感矩阵的计算公式以及奇异值分解过程的计算公式，可以得到如下计算式：
y＝Aα+n＝UΣVTα+n
将上式中等式的左右两边同时乘以(UΣ)+，(UΣ)+表示UΣ的伪逆矩阵，可以得到：
y'＝(UΣ)+Aα+n'
＝(UΣ)+UΣVTα+n'
＝VTα+n'
上式中，n'＝(UΣ)+×n，y'＝(UΣ)+×y。
通过求解上式，可以得到稀疏发送源向量α，即可得到有向发送源的初始位置估计信息和初始方向估计信息。
需要说明的是，可以利用现有的BP(Basis Pursuit，基追踪)算法、OMP(Orthogonal Matching Pursuit，正交匹配追踪)算法以及相关改进方法对上式进行求解，对于具体的求解过程本发明实施例不再赘述。
参见图1，S104，根据初始估计信息，以及初始方向分辨率，确定当前候选区域。
在如图1的步骤S103后，可以确定3个有向发送源的初始位置估计信息和初始方向估计信息，即，可以估计出有向发送源的坐标点的位置和发送方向，因此，在本步骤中，可以根据初始位置估计信息和初始方向估计信息，确定小于第一预设区域的当前候选区域，在本发明实施例中，当前候选区域可以为扇形区域。
作为本发明实施例一种可选的实施方式，如图3所示，上述步骤S104，具体可以包括：
S1041，将初始位置估计信息确定为当前候选区域的圆心。
将有向发送源的初始位置估计信息，即有向发送源的横坐标和纵坐标，确定为当前候选区域的圆心，该当前候选区域为下一个迭代时刻搜索有向发送源的位置的区域。
S1042，将初始位置分辨率确定为当前候选区域的半径。
例如，当初始位置分辨率为10m时，则可以将当前候选区域的半径设置为10m。
S1043，确定当前候选区域的角度范围。
在本发明实施例中，由于经过前面的步骤已经确定有向发送源的初始方向估计信息，因此可以以该初始方向估计信息为起点，分别顺时针和逆时针旋转一个角度，确定当前候选区域的角度范围，该旋转的角度可以为初始方向分辨率，因此角度范围可以为初始方向估计信息与初始方向分辨率之差，与初始方向估计信息与初始方向分辨率之和之间的范围。
S1044，根据圆心、半径以及角度范围，确定当前候选区域。
根据所确定的当前候选区域的圆心、半径以及角度范围，即可确定一个扇形区域，即当前候选区域。采用上述S1041～S1044的方法流程，能够更加准确地确定当前候选区域。
参见图1，S105，基于当前方向分辨率，当前位置分辨率，以及当前候选区域内的坐标点中所有两个坐标点之间的距离，在当前候选区域内的坐标点中选择当前预设数量个坐标点，并将当前预设数量个坐标点构成第二稀疏发送源向量。
在本发明实施例中，当前预设数量为当前迭代时刻所选择的坐标点的数量。当前方向分辨率小于前一方向分辨率，前一方向分辨率为前一迭代时刻的方向分辨率，当前位置分辨率小于前一位置分辨率，前一位置分辨率为前一迭代时刻的位置分辨率。
作为本发明实施例一种可选的实施方式，如图4所示，上述步骤S105，具体可以包括：
S1051，利用第二预设表达式计算当前预设数量。
第二预设表达式为：
LJ＝NqJ/(2qJ-1)
式中，LJ表示当前预设数量，N表示第三预设数量，qJ-1表示前一迭代时刻的方向分辨率，qJ表示当前方向分辨率，J表示迭代次数。
此处的第三预设数量与图2所示的S1021中的第三预设数量相同，对于该第三预设数量的设置方法，此处不再赘述。
对于第一个迭代时刻，由于当前候选区域的角度范围为初始方向估计信息与初始方向分辨率之差，与初始方向估计信息与初始方向分辨率之和之间的范围，因此当前候选区域的扇形区域角度应该为初始方向分辨率的两倍，对于其他迭代时刻，根据前一迭代时刻所确定的当前候选区域的角度范围应该为：前一迭代时刻的方向估计信息与前一迭代时刻的方向分辨率之差，与前一迭代时刻的方向估计信息与前一迭代时刻的方向分辨率之和之间的范围，即为2qJ-1，当前预设数量个坐标点中每个坐标点应该对应有2qJ-1/qJ个发送方向，同样的，第二稀疏发送源向量的元素个数也可以为第三预设数量，因此可以通过第三预设数量除以每个坐标对应的发送方向的个数，得到当前迭代时刻所选择的坐标点的数量，即通过上述第二预设表达式计算当前预设数量。
S1052，根据当前位置分辨率，以及当前候选区域内的坐标点中的所有两个坐标点之间的距离，确定当前预设数量个坐标点。
可以根据当前候选区域内的坐标点中所有两个坐标点之间的距离，从中选择两个坐标点之间的距离大于当前位置分辨率的坐标点，即当前预设数量个坐标点中所有两个相邻的坐标点之间的距离均大于当前位置分辨率，而且当前预设数量个坐标点中两个相邻的坐标点之间的距离应该尽可能大，这样一来，使得当前预设数量个坐标点尽可能均匀分布在当前候选区域内。
S1053，利用当前预设数量个坐标点构成第二稀疏发送源向量。
第二稀疏发送源向量的元素个数为第三预设数量，当前预设数量个坐标点中每个坐标点对应的发送方向为2qJ-1/qJ个，因此，当前预设数量个坐标点中，每一个坐标点的位置，以及该坐标点的位置的其中一个发送方向可以通过第二稀疏发送源向量的一个元素表示。
参见图1，S106，利用压缩感知方法计算有向发送源的当前估计信息。
在本发明实施例中，当前估计信息包括：当前位置估计信息和当前方向估计信息。
需要说明的是，可以参考图1所示的S103步骤中的压缩感知方法计算有向发送源的初始估计信息的具体过程，计算当前估计信息。本发明实施例此处不再赘述。
参见图1，S107，如果当前位置分辨率等于预设目标位置分辨率，且当前方向分辨率等于预设目标方向分辨率，则将当前位置估计信息和当前方向估计信息确定为有向发送源的位置信息和方向信息。
可以通过判断当前位置分辨率是否为预设目标位置分辨率，确定继续进行迭代计算，还是结束迭代计算。如果当前位置分辨率等于预设目标位置分辨率时，有向发送源的位置分辨率已经到达预设目标位置分辨率，即可确定此时的当前位置估计信息即为有向发送源的位置信息，此时的当前方向估计信息为有向发送源的方向信息。需要说明是，在整个迭代计算的过程中，如果当前位置分辨率等于预设目标分辨率时，则当前方向分辨率也一定等于预设目标方向分辨率。
参见图1，S108，如果当前位置分辨率不等于预设目标位置分辨率，且当前方向分辨率不等于预设目标方向分辨率，则基于当前估计信息，以及当前方向分辨率，确定新的候选区域，将当前候选区域更新为新的候选区域，并执行基于当前方向分辨率，当前位置分辨率，以及当前候选区域内的坐标点中所有两个坐标点之间的距离，在当前候选区域内的坐标点中选择当前预设数量个坐标点，并将当前预设数量个坐标点构成第二稀疏发送源向量的步骤。
如果当前迭代时刻的当前位置分辨率不等于预设目标位置分辨率，则要继续进行迭代计算，即基于当前估计信息，以及当前方向分辨率，确定新的候选区域，需要说明的是，可以参考图3所示的步骤S1041～S1044确定该新的候选区域，并将当前候选区域更新为新的候选区域，即将新的候选区域作为下一个迭代时刻有向发送源的搜索范围。
在将当前候选区域更新后，执行图1所示的S105步骤，经过多次迭代计算，直到当前位置分辨率等于预设目标位置分辨率，即可结束迭代计算。
作为本发明实施例一种可选的实施方式，如图5所示，本发明实施例图1所示的步骤S101之前，本发明实施例提供的定位方法还可以包括：
S201，根据接收节点的接收功率，利用空间插值方法计算第三预设区域中第五预设数量个空间点的估计功率。
在本发明实施例中，第三预设区域大于第一预设区域，且所有接收节点均位于该第三预设区域内。第三预设区域为预先设置的一个较大的区域，在该区域中选择第五预设数量个空间点，该第五预设数量个空间点之间的距离可以远远小于预设目标位置分辨率。由于该第五预设数量个空间点主要为了确定第一预设区域，因此可以通过先确定第五预设数量个空间点之间的距离，然后根据第三预设区域的外形尺寸以及第五预设数量个空间点之间的距离，确定第五预设数量。
本发明实施例可以利用克里格空间差值方法计算第三预设区域中的第五预设数量个空间点的估计功率，具体计算过程如下：
克里格空间差值方法主要依靠兴趣点周围的接收节点的接收功率，计算该兴趣点的估计功率，兴趣点指的是需要计算估计功率的空间点，计算估计功率的过程可以表示为：
上式中，表示兴趣点的估计功率，wi(x0)表示兴趣点的权重系数，Z(xi)表示接收节点的接收功率，W表示所有接收节点的数量，i表示参数变量。其中，权重系数wi(x0)的选择需要满足克里格误差的计算公式：
上式中，表示克里格误差，表示定义为，Z(x0)表示兴趣点的实测功率，wj(x0)表示兴趣点的权重系数，c(xi,xj)表示两个接收节点之间的协方差，Var(Z(x0))表示兴趣点的实测功率的样本方差，c(xi,x0)表示接收节点和兴趣点之间的协方差，i和j分别表示参数变量。
在求取权重系数时，需要满足兴趣点的估计功率是无偏的，即：
上式中，μ(xi)表示接收节点的期望值，μ(x0)表示兴趣点的期望值，此处需要说明的是，可以通过现有的期望值的计算公式分别计算接收节点的期望值和兴趣点的期望值，本发明实施例在此不再赘述。
同时还要满足克里格误差趋近于最小值，即：
联立克里格误差的计算公式以及求取权重系数要满足的计算公式，即可得到兴趣点位置的估计功率为：
上式中，Z(x1)～Z(xW)分别表示W个接收节点中每个接收节点的接收功率，c(x1,x1)～c(xW,xW)分别表示所有接收节点中两个接收节点的协方差，c(x1,x0)～c(xW,x0)分别表示每个接收节点与兴趣点的协方差。
需要说明的是，还可以利用现有的距离倒数加权法或者基于传播关系等空间差值方法，计算第三预设区域中第五预设数量个空间点的估计功率，利用这两种空间差值方法计算第五预设数量个空间点的估计功率的具体计算过程，本发明实施例不再赘述。
参见图5，S202，根据第五预设数量个空间点的估计功率，判断是否满足有向发送源候选位置的预设条件。
根据第五预设数量个空间点的估计功率，可以判断这些空间点中满足预设条件的空间点，便于后续根据这些空间点确定第一预设区域。
作为本发明实施例一种可选的实施方式，如图6所示，本发明实施例的步骤S202，具体可以包括：
S2021，利用第三预设表达式计算功率门限。
第三预设表达式为：
式中，Pr表示功率门限，Pt表示发送源的发送功率，np表示路径损耗，np中的下标p表示功率，s表示第三预设区域的面积，Pout表示预设参考概率，M表示第二预设数量，d0表示预设参考距离。
上述第三预设表达式的理论计算依据如下：
通常，可以考虑按照单一全向发送源的情况计算功率门限，在该种情况下，不考虑噪声干扰的影响，接收节点与发送源之间的距离大于预设距离的概率的计算公式可以为：
上式中，pout表示接收与发送源之间的距离大于预设距离的概率，即为上述的预设参考概率，d表示预设距离，s表示第三预设区域的面积，M表示接收节点的数量。
第三预设区域内接收节点的接收功率的计算公式可以为：
Pr＝Pt-np·10log10(d/d0)
上式中，Pr表示接收节点的接收功率，即为上述的功率门限，Pt表示发送源的发送功率，np表示路径损耗，d表示发送源与该接收节点的欧几里得距离，d0表示预设参考距离。需要说明的是，发送源与接收节点的欧几里得距离指的是，两者之间的直线距离。
联立上述的接收节点与发送源之间的距离大于预设距离的概率的计算公式，与第三预设区域内接收节点的接收功率的计算公式，可以得到第三预设区域中接收节点的接收功率，与接收节点与发送源之间的距离大于预设距离的概率之间的关系式，即为第三预设表达式。
在第三预设表达式中，通过设置预设参考距离d0，以及设置接收节点与发送源之间的距离大于预设距离的概率pout，即可得到功率门限。需要说明的是，预设参考距离通常可以设置为1m，接收节点与发送源之间的距离大于预设距离的概率，能够影响第一预设区域的大小，因此，在实际应用中，可以根据经验设置该pout的大小。
S2022，根据第五预设数量个空间点的估计功率是否大于或等于功率门限，确定第五预设数量个空间点的估计功率是否满足有向发送源候选位置的预设条件。
将第五预设数量个空间点中，大于或等于功率门限的空间点，确定为满足有向发送源候选位置的预设条件，进而可以通过这些满足预设条件的空间点确定第一预设区域。
参见图5，S203，根据满足预设条件的空间点，确定第一预设区域。
将所有满足预设条件的空间点中，位于边缘的空间点连成封闭的线条，该封闭的线条所围成的区域即为第一预设区域。
下面通过计算复杂度进一步阐述本发明实施例提供的定位方法能够降低计算复杂度：本发明实施例图5所示的S201步骤的克里格空间差值方法的计算复杂度为O(ΓM2)，其中Γ为第五预设数量，M为接收节点的数量，图1所示的S102步骤的计算复杂度为O(N)，其中N为第一稀疏发送源向量的元素个数，即第三预设数量，图1所示的S103步骤的计算复杂度为O(N3)，图1所示的S104步骤和S105步骤的计算复杂度之和为O(KN)，其中K为有向发送源的数量，因此，本发明实施例提供的基于接收功率的多有向发送源的定位方法的总的计算复杂度为O(ΓM2+J(N3+KN))，其中，J为迭代次数，由于接收节点的数量一般远远小于稀疏发送源向量的元素个数，因此本方法的复杂度可以简化为O(JN3)。需要说明的是，算法的计算复杂度通常包括时间复杂度和空间复杂度，算法的时间复杂度是指执行算法所需要的计算工作量。在本发明实施例中，计算复杂度指的是时间复杂度。
现有技术中，假定在100m*100m的区域中，发送源的潜在发送方向为360°，预设目标位置分辨率为1m，预设目标方向分辨率为1°，在此基础上构建的现有压缩感知方法的稀疏发送源向量的元素个数将为3600000，则现有的压缩感知的求解过程的求解复杂度36000003，即为O(4.7e+19)。对于本发明实施例提供的定位方法，迭代次数为6，每次迭代中的稀疏发送源向量的元素个数取为2000，则求解复杂度20003与6的乘积，即为O(4.8e+10)。因此，本发明实施例提供的定位方法可以降低整个多有向发送源定位过程中的计算复杂度。
下面通过仿真计算，比较本发明实施例提供的定位方法，与现有技术中单个有向发送源位置估计的图处理法的定位误差：可以设置一个有向发送源，仿真区域为100m*100m，噪声设置为0，可以通过设定不同数量的接收节点，观察在不同数量接收节点的情况下，不同定位方法的估计误差。具体比较结果如图7。从图7中可以看出，两种定位方法的位置估计误差和方向估计误差均随着接收节点数量的增加呈明显的下降趋势。本发明实施例提供的定位方法的位置估计误差低于图处理法得到的位置估计误差，而且当接收节点的数量为100时，本发明实施例的定位方法的位置估计误差比值低于1.5％，对于图处理法，在接收节点的数量达到200时，其位置估计误差比值高于2.8％。虽然在接收设备的数量较少时，图处理法的方向估计误差低于本发明实施例的定位方法的方向估计误差，但是后者的方向估计误差的收敛速度较快，当接收节点的数量为34个时，本发明实施例的定位方法的方向估计误差已达到最小值0。因此，通过图7可以看出，本发明实施例提供的定位方法相比现有技术中的图处理法，整体性能更好。需要说明的是，位置的误差比值为位置估计误差与100的比值。
此外，还可以通过仿真计算在不同信噪比的情况下，本发明实施例提供的定位方法的定位误差情况，具体结果请参照图8。从图8中可以看出，有向发送源的位置估计误差和方向估计误差均随着信噪比的升高而降低，当信噪比为11dB时，本发明实施例的定位方法中有向发送源的方向的误差比值小于0.7973％，即方向估计误差小于3度。而当信噪比为14dB时，本发明实施例的定位方法中有向发送源的位置的误差比值小于3.621％，即位置估计误差小于4m；当信噪比升高到40dB时，有向发送源的方向估计误差和位置估计误差分别为0.0031°和0.0046m。由此可以得出，本发明实施例的定位方法在多有向发送源的位置和角度的估计方面具备较优的性能。此处需要说明的是，图8中方向估计误差的误差比值为方向估计误差与360°的比值。
作为本发明实施例的一种可选的实施方式，由于全向发送源为该发送源在所有发送方向上的传输增益基本相同，因此在全向发送源的定位过程中，只需要确定其位置信息即可，上述对于多有向发送源的定位方法中，去掉对于方向信息的确定，即可适用于多全向发送源的定位。需要说明的是，可以参考图1所示的S101～S108步骤，实现对全向发送源的定位，本发明实施例此处不再赘述。
本发明实施例提供的一种基于接收功率的多有向发送源的定位方法，利用多次迭代计算，每一个迭代时刻的分辨率均小于前一个迭代时刻的分辨率，从第二迭代时刻至最后一个迭代时刻均是在前一个迭代时刻确定的当前候选区域内，进一步估计有向发送源的位置信息和方向信息。由于每个迭代时刻利用压缩感知计算发送源的估计信息的过程中，均是根据该迭代时刻的分辨率确定构建稀疏发送源向量的坐标点的数量，每次迭代时刻只需要估计一个大致的位置，因此每个迭代时刻可以选择较少数量的坐标点来构建稀疏发送源向量，使得每个迭代时刻的压缩感知欠定方程求解复杂度较低，进而能够降低整个有向发送源定位过程中的计算复杂度。此外，由于预设目标位置分辨率决定发送源定位的准确度，因此在使用中可以通过设置较小的预设目标位置分辨率，以提高有向发送源定位的准确度。
本发明实施例提供的一种基于接收功率的多有向发送源的定位装置的一种具体实施例，与图1所示流程相对应，参考图9，图9为本发明实施例的一种基于接收功率的多有向发送源的定位装置的一种结构示意图，包括：
添加模块401，用于将第一预设区域内的第一预设数量个空间坐标点添加至第二预设数量个接收节点中，得到第三预设数量个坐标点，第三预设数量为第一预设数量与第二预设数量之和。第一处理模块402，用于基于预设的初始位置分辨率，初始方向分辨率，以及第一预设区域内的坐标点中所有两个坐标点之间的距离，在第一预设区域内的坐标点中选择第四预设数量个坐标点，并将第四预设数量个坐标点构成第一稀疏发送源向量。第一计算模块403，用于利用压缩感知方法计算有向发送源的初始估计信息，初始估计信息包括：初始位置估计信息和初始方向估计信息。第一确定模块404，用于根据初始估计信息，以及初始方向分辨率，确定当前候选区域，当前候选区域为小于第一预设区域的扇形区域。第二处理模块405，用于基于当前方向分辨率，当前位置分辨率，以及当前候选区域内的坐标点中所有两个坐标点之间的距离，在当前候选区域内的坐标点中选择当前预设数量个坐标点，并将当前预设数量个坐标点构成第二稀疏发送源向量，当前预设数量为当前迭代时刻所选择的坐标点的数量，当前方向分辨率小于前一方向分辨率，前一方向分辨率为前一迭代时刻的方向分辨率，当前位置分辨率小于前一位置分辨率，前一位置分辨率为前一迭代时刻的位置分辨率。第二计算模块406，用于利用压缩感知方法计算有向发送源的当前估计信息，当前估计信息包括：当前位置估计信息和当前方向估计信息。第二确定模块407，用于如果当前位置分辨率等于预设目标位置分辨率，且当前方向分辨率等于预设目标方向分辨率，则将当前位置估计信息和当前方向估计信息确定为有向发送源的位置信息和方向信息。第三处理模块408，用于如果当前位置分辨率不等于预设目标位置分辨率，且当前方向分辨率不等于预设目标方向分辨率，则基于当前估计信息，以及当前方向分辨率，确定新的候选区域，将当前候选区域更新为新的候选区域，并触发第二处理模块执行基于当前方向分辨率，当前位置分辨率，以及当前候选区域内的坐标点中所有两个坐标点之间的距离，在当前候选区域内的坐标点中选择当前预设数量个坐标点，并将当前预设数量个坐标点构成第二稀疏发送源向量的步骤。
作为本发明实施例一种可选的实施方式，如图10所示，上述第一处理模块402可以包括：
第一计算子模块4021，用于利用第一预设表达式计算第四预设数量，第一预设表达式为：
L＝N/(360/q0)
式中，L表示第四预设数量，N表示第三预设数量，q0表示初始方向分辨率。
第一确定子模块4022，用于根据初始位置分辨率，以及第一预设区域内的坐标点中所有两个坐标点之间的距离，确定第四预设数量个坐标点，第四预设数量个坐标点中所有两个相邻的坐标点之间的距离均大于初始位置分辨率。
第一构成子模块4023，用于利用第四预设数量个坐标点构成第一稀疏发送源向量。
作为本发明实施例一种可选的实施方式，如图11所示，上述第一确定模块404，可以包括：
第二确定子模块4041，用于将初始位置估计信息确定为当前候选区域的圆心。第三确定子模块4042，用于将初始位置分辨率确定为当前候选区域的半径。第四确定子模块4043，用于确定当前候选区域的角度范围，角度范围为初始方向估计信息与初始方向分辨率之差，与初始方向估计信息与初始方向分辨率之和之间的范围。第五确定子模块4044，用于根据圆心、半径以及角度范围，确定当前候选区域。
作为本发明实施例一种可选的实施方式，如图12所示，上述第二处理模块405，可以包括：
第二计算子模块4051，用于利用第二预设表达式计算当前预设数量，第二预设表达式为：
LJ＝NqJ/(2qJ-1)
式中，LJ表示当前预设数量，N表示第三预设数量，qJ-1表示前一迭代时刻的方向分辨率，qJ表示当前方向分辨率，J表示迭代次数。
第六确定子模块4052，用于根据当前位置分辨率，以及当前候选区域内的坐标点中的所有两个坐标点之间的距离，确定当前预设数量个坐标点，当前预设数量个坐标点中所有两个相邻的坐标点之间的距离均大于当前位置分辨率。
第二构成子模块4053，用于利用当前预设数量个坐标点构成第二稀疏发送源向量。
作为本发明实施例一种可选的实施方式，在图9所示装置结构的基础上，如图13所示，本发明实施例提供的基于接收功率的多有向发送源的定位装置，还可以包括：
第三计算模块501，用于根据接收节点的接收功率，利用空间插值方法计算第三预设区域中第五预设数量个空间点的估计功率，第三预设区域大于第一预设区域。判断模块502，用于根据第五预设数量个空间点的估计功率，判断是否满足有向发送源候选位置的预设条件。第三确定模块503，用于根据满足预设条件的空间点，确定第一预设区域。
作为本发明实施例一种可选的实施方式，如图14所示，上述判断模块502，可以包括：
第三计算子模块5021，用于利用第三预设表达式计算功率门限，第三预设表达式为：
式中，Pr表示功率门限，Pt表示发送源的发送功率，np表示路径损耗，s表示第三预设区域的面积，Pout表示预设参考概率，M表示第二预设数量，d0表示预设参考距离。
第七确定子模块5022，用于根据第五预设数量个空间点的估计功率是否大于或等于功率门限，确定第五预设数量个空间点的估计功率是否满足有向发送源候选位置的预设条件。
本发明实施例提供的一种基于接收功率的多有向发送源的定位装置，利用多次迭代计算，每一个迭代时刻的分辨率均小于前一个迭代时刻的分辨率，从第二迭代时刻至最后一个迭代时刻均是在前一个迭代时刻确定的当前候选区域内，进一步估计有向发送源的位置信息和方向信息。由于每个迭代时刻利用压缩感知计算发送源的估计信息的过程中，均是根据该迭代时刻的分辨率确定构建稀疏发送源向量的坐标点的数量，每次迭代时刻只需要估计一个大致的位置，因此每个迭代时刻可以选择较少数量的坐标点来构建稀疏发送源向量，使得每个迭代时刻的压缩感知欠定方程求解复杂度较低，进而能够降低整个有向发送源定位过程中的计算复杂度。此外，由于预设目标位置分辨率决定发送源定位的准确度，因此在使用中可以通过设置较小的预设目标位置分辨率，以提高有向发送源定位的准确度。
本发明实施例还提供了一种电子设备，如图15所示，包括处理器601、通信接口602、存储器603和通信总线604，其中，处理器601，通信接口602，存储器603通过通信总线604完成相互间的通信。
存储器603，用于存放计算机程序。
处理器601，用于执行存储器603上所存放的程序时，实现上述实施例中任一所述的基于接收功率的多有向发送源的定位方法。
本发明实施例提供的一种电子设备，利用多次迭代计算，每一个迭代时刻的分辨率均小于前一个迭代时刻的分辨率，从第二迭代时刻至最后一个迭代时刻均是在前一个迭代时刻确定的当前候选区域内，进一步估计有向发送源的位置信息和方向信息。由于每个迭代时刻利用压缩感知计算发送源的估计信息的过程中，均是根据该迭代时刻的分辨率确定构建稀疏发送源向量的坐标点的数量，每次迭代时刻只需要估计一个大致的位置，因此每个迭代时刻可以选择较少数量的坐标点来构建稀疏发送源向量，使得每个迭代时刻的压缩感知欠定方程求解复杂度较低，进而能够降低整个有向发送源定位过程中的计算复杂度。此外，由于预设目标位置分辨率决定发送源定位的准确度，因此在使用中可以通过设置较小的预设目标位置分辨率，以提高有向发送源定位的准确度。
上述电子设备提到的通信总线可以是外设部件互连标准(Peripheral ComponentInterconnect，简称PCI)总线或扩展工业标准结构(Extended Industry StandardArchitecture，简称EISA)总线等。该通信总线可以分为地址总线、数据总线、控制总线等。为便于表示，图中仅用一条粗线表示，但并不表示仅有一根总线或一种类型的总线。
通信接口用于上述电子设备与其他设备之间的通信。
存储器可以包括随机存取存储器(Random Access Memory，简称RAM)，也可以包括非易失性存储器(non-volatile memory)，例如至少一个磁盘存储器。可选的，存储器还可以是至少一个位于远离前述处理器的存储装置。
上述的处理器可以是通用处理器，包括中央处理器(Central Processing Unit，简称CPU)、网络处理器(Network Processor，简称NP)等；还可以是数字信号处理器(Digital Signal Processing，简称DSP)、专用集成电路(Application SpecificIntegrated Circuit，简称ASIC)、现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，简称FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。
本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质内存储有计算机程序，当其在计算机上运行时，使得计算机执行上述实施例中任一所述的基于接收功率的多有向发送源的定位方法。
对于装置/电子设备/存储介质实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。需要说明的是，本发明实施例的装置、电子设备及存储介质分别是应用上述基于接收功率的多有向发送源的定位方法的装置、电子设备及存储介质，则上述基于接收功率的多有向发送源的定位方法的所有实施例均适用于该装置、电子设备及存储介质，且均能达到相同或相似的有益效果。需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种基于接收功率的多有向发送源的定位方法，其特征在于，所述方法包括：
将第一预设区域内的第一预设数量个空间坐标点添加至第二预设数量个接收节点中，得到第三预设数量个坐标点，所述第三预设数量为所述第一预设数量与所述第二预设数量之和；
基于预设的初始位置分辨率，初始方向分辨率，以及所述第一预设区域内的坐标点中所有两个坐标点之间的距离，在所述第一预设区域内的坐标点中选择第四预设数量个坐标点，并将所述第四预设数量个坐标点构成所述第一稀疏发送源向量；
利用压缩感知方法计算有向发送源的初始估计信息，所述初始估计信息包括：初始位置估计信息和初始方向估计信息；
根据所述初始估计信息，以及所述初始方向分辨率，确定当前候选区域，所述当前候选区域为小于所述第一预设区域的扇形区域；
基于当前方向分辨率，当前位置分辨率，以及所述当前候选区域内的坐标点中所有两个坐标点之间的距离，在所述当前候选区域内的坐标点中选择当前预设数量个坐标点，并将所述当前预设数量个坐标点构成第二稀疏发送源向量，所述当前预设数量为当前迭代时刻所选择的坐标点的数量，所述当前方向分辨率小于前一方向分辨率，所述前一方向分辨率为前一迭代时刻的方向分辨率，所述当前位置分辨率小于前一位置分辨率，所述前一位置分辨率为所述前一迭代时刻的位置分辨率；
利用压缩感知方法计算所述有向发送源的当前估计信息，所述当前估计信息包括：当前位置估计信息和当前方向估计信息；
如果所述当前位置分辨率等于所述预设目标位置分辨率，且所述当前方向分辨率等于所述预设目标方向分辨率，则将所述当前位置估计信息和当前方向估计信息确定为所述有向发送源的位置信息和方向信息；
如果所述当前位置分辨率不等于所述预设目标位置分辨率，且所述当前方向分辨率不等于所述预设目标方向分辨率，则基于所述当前估计信息，以及当前方向分辨率，确定新的候选区域，将所述当前候选区域更新为所述新的候选区域，并执行所述基于当前方向分辨率，当前位置分辨率，以及所述当前候选区域内的坐标点中所有两个坐标点之间的距离，在所述当前候选区域内的坐标点中选择当前预设数量个坐标点，并将所述当前预设数量个坐标点构成第二稀疏发送源向量的步骤。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于预设的初始位置分辨率，初始方向分辨率，以及所述第一预设区域内的坐标点中所有两个坐标点之间的距离，在所述第一预设区域内的坐标点中选择第四预设数量个坐标点，并将所述第四预设数量个坐标点构成第一稀疏发送源向量的步骤，包括：
利用第一预设表达式计算所述第四预设数量，所述第一预设表达式为：
L＝N/(360/q0)
式中，L表示所述第四预设数量，N表示所述第三预设数量，q0表示所述初始方向分辨率；
根据所述初始位置分辨率，以及所述第一预设区域内的坐标点中所有两个坐标点之间的距离，确定所述第四预设数量个坐标点，所述第四预设数量个坐标点中所有两个相邻的坐标点之间的距离均大于所述初始位置分辨率；
利用所述第四预设数量个坐标点构成所述第一稀疏发送源向量。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述初始估计信息，以及所述初始方向分辨率，确定当前候选区域的步骤，包括：
将所述初始位置估计信息确定为所述当前候选区域的圆心；
将所述初始位置分辨率确定为所述当前候选区域的半径；
确定所述当前候选区域的角度范围，所述角度范围为所述初始方向估计信息与所述初始方向分辨率之差，与所述初始方向估计信息与所述初始方向分辨率之和之间的范围；
根据所述圆心、所述半径以及所述角度范围，确定所述当前候选区域。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于当前方向分辨率，当前位置分辨率，以及所述当前候选区域内的坐标点中所有两个坐标点之间的距离，在所述当前候选区域内的坐标点中选择当前预设数量个坐标点，并将所述当前预设数量个坐标点构成第二稀疏发送源向量的步骤，包括：
利用第二预设表达式计算所述当前预设数量，所述第二预设表达式为：
LJ＝NqJ/(2qJ-1)
式中，LJ表示所述当前预设数量，N表示所述第三预设数量，qJ-1表示前一迭代时刻的方向分辨率，qJ表示所述当前方向分辨率，J表示迭代次数；
根据所述当前位置分辨率，以及所述当前候选区域内的坐标点中的所有两个坐标点之间的距离，确定所述当前预设数量个坐标点，所述当前预设数量个坐标点中所有两个相邻的坐标点之间的距离均大于所述当前位置分辨率；
利用所述当前预设数量个坐标点构成所述第二稀疏发送源向量。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述将第一预设区域内的第一预设数量个空间坐标点添加至第二预设数量个接收节点中，得到第三预设数量个坐标点之前，所述方法还包括：
根据所述接收节点的接收功率，利用空间插值方法计算第三预设区域中第五预设数量个空间点的估计功率，所述第三预设区域大于所述第一预设区域；
根据所述第五预设数量个空间点的估计功率，判断是否满足所述有向发送源候选位置的预设条件；
根据满足所述预设条件的空间点，确定所述第一预设区域。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述根据所述第五预设数量个空间点的估计功率，判断是否满足所述有向发送源候选位置的预设条件的步骤，包括：
利用第三预设表达式计算功率门限，所述第三预设表达式为：
式中，Pr表示所述功率门限，Pt表示所述有向发送源的发送功率，np表示路径损耗，s表示所述第三预设区域的面积，Pout表示预设参考概率，M表示所述第二预设数量，d0表示预设参考距离；
根据所述第五预设数量个空间点的估计功率是否大于或等于所述功率门限，确定所述第五预设数量个空间点的估计功率是否满足所述有向发送源候选位置的预设条件。
7.一种基于接收功率的多有向发送源的定位装置，其特征在于，所述装置包括：
添加模块，用于将第一预设区域内的第一预设数量个空间坐标点添加至第二预设数量个接收节点中，得到第三预设数量个坐标点，所述第三预设数量为所述第一预设数量与所述第二预设数量之和；
第一处理模块，用于基于预设的初始位置分辨率，初始方向分辨率，以及所述第一预设区域内的坐标点中所有两个坐标点之间的距离，在所述第一预设区域内的坐标点中选择第四预设数量个坐标点，并将所述第四预设数量个坐标点构成第一稀疏发送源向量；
第一计算模块，用于利用压缩感知方法计算有向发送源的初始估计信息，所述初始估计信息包括：初始位置估计信息和初始方向估计信息；
第一确定模块，用于根据所述初始估计信息，以及所述初始方向分辨率，确定当前候选区域，所述当前候选区域为小于所述第一预设区域的扇形区域；
第二处理模块，用于基于当前方向分辨率，当前位置分辨率，以及所述当前候选区域内的坐标点中所有两个坐标点之间的距离，在所述当前候选区域内的坐标点中选择当前预设数量个坐标点，并将所述当前预设数量个坐标点构成第二稀疏发送源向量，所述当前预设数量为当前迭代时刻所选择的坐标点的数量，所述当前方向分辨率小于前一方向分辨率，所述前一方向分辨率为前一迭代时刻的方向分辨率，所述当前位置分辨率小于前一位置分辨率，所述前一位置分辨率为所述前一迭代时刻的位置分辨率；
第二计算模块，用于利用压缩感知方法计算所述有向发送源的当前估计信息，所述当前估计信息包括：当前位置估计信息和当前方向估计信息；
第二确定模块，用于如果所述当前位置分辨率等于所述预设目标位置分辨率，且所述当前方向分辨率等于所述预设目标方向分辨率，则将所述当前位置估计信息和当前方向估计信息确定为所述有向发送源的位置信息和方向信息；
第三处理模块，用于如果所述当前位置分辨率不等于所述预设目标位置分辨率，且所述当前方向分辨率不等于所述预设目标方向分辨率，则基于所述当前估计信息，以及当前方向分辨率，确定新的候选区域，将所述当前候选区域更新为所述新的候选区域，并触发所述第二处理模块执行所述基于当前方向分辨率，当前位置分辨率，以及所述当前候选区域内的坐标点中所有两个坐标点之间的距离，在所述当前候选区域内的坐标点中选择当前预设数量个坐标点，并将所述当前预设数量个坐标点构成第二稀疏发送源向量的步骤。
8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述第一处理模块，包括：
第一计算子模块，用于利用第一预设表达式计算所述第四预设数量，所述第一预设表达式为：
L＝N/(360/q0)
式中，L表示所述第四预设数量，N表示所述第三预设数量，q0表示所述初始方向分辨率；
第一确定子模块，用于根据所述初始位置分辨率，以及所述第一预设区域内的坐标点中所有两个坐标点之间的距离，确定所述第四预设数量个坐标点，所述第四预设数量个坐标点中所有两个相邻的坐标点之间的距离均大于所述初始位置分辨率；
第一构成子模块，用于利用所述第四预设数量个坐标点构成所述第一稀疏发送源向量。
9.一种电子设备，其特征在于，包括处理器、通信接口、存储器和通信总线，其中，处理器、通信接口和存储器通过通信总线完成相互间的通信；
存储器，用于存放计算机程序；
处理器，用于执行存储器上所存放的程序时，实现权利要求1-6任一所述的方法步骤。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质内存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1-6任一所述的方法步骤。
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