凸優化目標定位理論與方法（簡體書）

傳感器網絡目標定位理論與方法是多傳感器信息融合理論研究和應用的重要組成部分，本書圍繞傳感器網絡目標定位問題展開研究和討論，內容側重於傳感器網絡目標定位中的凸優化新理論、新方法、新進展、新方向。全書共9 章，其中，第1章主要介紹了多傳感器信息融合、傳感器網絡目標定位的理論與研究現狀，第 2~3 章分別介紹了參數估計和凸優化的基本理論;第4~7 章給出了基於 TOA、基於 TDOA、基於 TOF，以及基於 RSS 的凸優化目標定位方法等方面的研究成果，尤其給出了適應於傳感器網絡帶寬、傳感器節點能量有限的 TOA 量測量化方法;第 8~9 章分別給出了水聲傳感器網絡目標定位系統、超寬帶傳感器網絡目標定位系統的實現方法，並開展了定位實驗，進一步驗證本書所提出方法的有效性。

閆永勝，西北工業大學航海學院副教授，中國造船工程學會青年工作委員會委員。研究方向是傳感器網絡的信息融合、信號處理中的機器學習方法，涉及的主要應用有：目標檢測、目標定位、目標跟蹤、空天地海一體化網絡等。主持了包括國家自然科學基金面上項目、國防173計劃重點項目課題、國防某技術領域基金、某國防重點專項等多項科研項目，以作者發表學術論文二十余篇；獲國防科學發明獎三等獎2項；獲中國兵工學會兵器科學與技術學科全國優秀博士學位論文、陜西省優秀博士學位論文。王海燕，西北工業大學航海學院教授、博導。現任中國工程碩士教育指導委員會委員，陜西省學位委員會委員。兼職總裝某專業組委員、國防創新特區主題專家組專家，中國船舶儀器儀表學術委員會副主任委員，海軍艦船裝備技術保障專家，水中目標特性重點實驗室客座專家，中國造船工程學會高級會員。主持完成了包括國家科技重大專項、國防重點科研項目、國家973計劃項目、國家自然基金項目等20余項的科研任務，長期致力於我國深遠海科學及應用技術領域研究工作，先後獲得國防科學技術進步獎、國防科技發明獎、中船科技進步獎等16項，授權發明專利30余件，發表高水平學術論文140余篇。並榮獲2015年科學中國人年度人物獎。申曉紅，西北工業大學教授、博士生導師，中國電子協會高級會員，IEEE會員。主要從事信息與通信工程、武器系統與運用工程、檢測技術與自動化裝置專業的教學和科研工作，西北工業大學信息與通信工程學位評定分委員會副主席。曾獲西北工業大學滿意教師、陜西省高校“巾幗建功標兵”榮譽稱號。主持或參與完成了包括國家科技重大專項、國防重點科研項目、“973”、“863”、國家自然基金項目等20余項科研任務，獲國防科學技術二等獎3項，三等獎5項，陜西省科技一等獎1項，授權發明專利26件，近五年來在國內外期刊及會議上發表論文70余篇，出版教材1部。

目錄
第1 章緒論//1
1.1 多傳感器信息融合概述//1
1.2 傳感器網絡目標定位基本理論//3
1.2.1 目標定位模型// 4
1.2.2 目標定位結構// 6
1.2.3 目標定位方法// 8
1.3 傳感器網絡目標定位研究現狀// 9
1.4 本書主要內容// 13
第2 章參數估計基本理論// 15
2.1 引言// 15
2.2 估計性能評估// .15
2.2.1 小方差準則// 15
2.2.2 線性無偏估計準則// 17
2.3 Cramer-Rao 下界// 18
2.3.1 矢量參數的Cramer-Rao 下界19
2.3.2 矢量參數變換的Cramer-Rao 下界19
2.3.3 一般高斯情況的Cramer-Rao 下界20
2.4 小二乘估計// .21
2.4.1 線性小二乘估計// 21
2.4.2 約束小二乘估計// 22
2.4.3 非線性小二乘估計// 23
2.4.4 序貫小二乘估計// 24
2.5 似然估計// .26
2.5.1 似然估計的定義// 26
2.5.2 似然估計的性質// 26
2.5.3 似然估計的求解// 27
2.6 本章小結// 29
第3 章凸優化基本理論// 31
3.1 一般優化問題和凸優化問題// 31
3.1.1 一般優化問題// 31
3.1.2 凸優化問題// 32
3.1.3 常見線性約束的凸優化問題35
3.2 凸集// 36
3.2.1 凸集定義// 36
3.2.2 常見凸集及其定義// 36
3.2.3 凸集合的保凸運算// 38
3.3 凸函數// 38
3.3.1 凸函數定義// 38
3.3.2 凸函數判斷條件// 39
3.3.3 常見凸函數// 39
3.3.4 凸函數的保凸運算// 40
3.4 Lagrange 對偶與KKT 條件// 40
3.4.1 Lagrange 對偶函數// 40
3.4.2 Lagrange 對偶問題// 41
3.4.3 KKT 條件// 42
3.5 廣義不等式約束的凸優化問題42
3.5.1 廣義不等式// 42
3.5.2 廣義不等式約束的凸優化// 43
3.5.3 半正定規劃// 44
3.5.4 二階錐規劃// 45
3.6 本章小結// 45
第4 章基於到達時間的傳感器網絡目標定位46
4.1 引言// 46
4.2 問題描述// 48
4.3 基於量化TOA 的SDP 目標定位方法.51
4.4 錨節點存在位置誤差時目標定位方法56
4.4.1 似然問題建模// 56
4.4.2 半正定松弛// 57
4.5 Cramer-Rao 下界// 61
4.6 性能仿真及分析// 63
4.6.1 量測噪聲對定位性能的影響64
4.6.2 特徵參數對定位性能的影響65
4.6.3 節點位置誤差對定位性能的影響.67
4.7 本章小結// 68
第5 章基於到達時間差的傳感器網絡目標定位70
5.1 引言// 70
5.2 問題描述// 72
5.3 基於TDOA 的SDP 目標定位方法73
5.3.1 SDP 目標定位方法// 73
5.3.2 擴展的SDP 目標定位方法// 76
5.4 錨節點存在位置誤差時目標定位方法78
5.4.1 似然問題建模// 78
5.4.2 半正定松弛// 79
5.5 多徑條件下目標定位方法// 82
5.6 性能仿真及分析// 84
5.6.1 量測噪聲對定位性能的影響85
5.6.2 特徵參數對定位性能的影響87
5.6.3 節點位置誤差對定位性能的影響.90
5.7 本章小結// 92
第6 章基於距離量測的傳感器網絡目標定位94
6.1 引言// 94
6.2 問題描述// 95
6.3 基於TOF 的SDP 目標定位方法97
6.3.1 錨節點位置誤差下似然問題建模.97
6.3.2 半正定松弛// 98
6.4 Cramer-Rao 下界// .102
6.5 理論分析// 105
6.5.1 方法計算複雜度// 105
6.5.2 與已有SDP 方法的關係// 106
6.5.3 與錨節點位置誤差有關的約束的實質.107
6.5.4 可定位性分析// 108
6.6 性能仿真及分析// 110
6.6.1 量測噪聲對定位性能的影響112
6.6.2 特徵參數對定位性能的影響113
6.6.3 節點位置誤差對定位性能的影響115
6.6.4 網絡規模對定位性能的影響115
6.7 本章小結// 117
第7 章基於接收信號強度的傳感器網絡目標定位119
7.1 引言// .119
7.2 問題描述// 120
7.3 基於RSS 的協作目標定位方法122
7.3.1 兩種SOCP 目標定位方法123
7.3.2 非高斯噪聲下協作目標定位方法125
7.4 基於RSS 的非協作目標定位方法127
7.4.1 Two-Step 目標定位方法// 127
7.4.2 目標輻射能量和位置聯合估計方法131
7.5 Cramer-Rao 下界// .135
7.6 理論分析// 136
7.6.1 方法對比// 136
7.6.2 運算複雜度// 136
7.7 性能仿真及分析// 137
7.7.1 信噪比對定位性能的影響// 138
7.7.2 特徵參數對定位性能的影響142
7.7.3 節點位置誤差對定位性能的影響146
7.8 本章小結// 147
第8 章水聲傳感器網絡目標定位系統149
8.1 引言// .149
8.2 水聲傳感器網絡硬件系統// 150
8.3 目標定位實驗// 151
8.3.1 實驗系統構建// 151
8.3.2 實驗結果分析// 153
8.4 本章小結// 164
第9 章超寬帶傳感器網絡目標定位系統165
9.1 引言// .165
9.2 UWB 硬件系統// .165
9.3 基於UWB 硬件系統的定位方法實現167
9.4 目標協同定位實驗// 168
9.4.1 實驗系統構建// 168
9.4.2 實驗結果分析// 168
9.5 本章小結// 169
參考文獻// 170
縮略詞// 181
符號// 183