距离相关噪声AOA协同定位下无人机路径优化方法

该文研究到达角度(AOA)协同定位下无人机路径优化问题.考虑实际AOA量测噪声方差是目标-传感器距离的函数,距离相关噪声特性使得AOA定位难度增加.为了更好地适应量测噪声随距离变化特性,该文提出一种变增益无迹卡尔曼滤波算法.随后,给出了距离相关噪声AOA定位下广义克劳美罗下界(GCRLB).在此基础上理论分析了无约束最优传感器位置分布和约束条件下最优传感器位置分布.以GCRLB的迹最小化为目标函数建立AOA协同定位下多无人机路径规划问题,采用罚函数和LM算法优化求解,仿真验证了所提算法的有效性.     

多无人机协同定位下的路径优化

利用无人机携带定位设备在空中进行辐射源目标的时差定位,可有效避免因地面布站几何因子和非视距传播带来的误差。在此场景下,针对具有定位精度保证的飞行路径最小化问题,本文推导了定位误差期望的下界,构建了最小化该下界的飞行路径优化模型,并针对该模型提出两种数值近似优化算法。在多种场景下,仿真实验对两种算法的路径优化性能进行了对比;在飞行距离受限条件下,仿真实验研究了两种算法的定位精度差异。      

非视距环境中TOA/AOA混合定位方法

为了减少非视距对定位估计的影响,提出了一种新到达时间/到达角信号的抗非视距混合定位方法,该方法假设首先到达每个基站的信号路径经历了唯一的一次反射,采用约束非线性优化方法来定位移动台,将基站和移动台的几何分布关系和移动台的位置范围作为约束条件,并使用粒子群优化技术来寻找全局最优解,然后计算测量噪声并利用迭代过程进一步的提高定位精度,通过对比仿真表明该算法的有效性。     

一种减小偏差的三维AOA定位方法

在本文中,我们使用到达角(AOA)测量来解决三维定位问题。通过对AOA测量模型的变换,提出了一个线性加权最小二乘(WLS)问题。对测量模型的变换引入了近似误差,从而产生了较大的估计偏差。为了减小偏差,本文采用了在WLS解基础上减去一个估计偏差的方法。为此,我们推导出了WLS解的偏差的解析形式,并计算出了偏差。根据仿真结果可知,本文采用的方法能很好地逼近CRLB,且当噪声较大时,其均方根误差与BRPLE方法比要小得多。     

基于分簇传感网的RSSD/TDOA协同定位方法

针对基于能量有限的分簇传感网实现对非配合辐射源的高精确度无源定位问题,提出了一种适用于传感网的接收信号强度差fRSSD）定位方法,并在其相关性能分析基础上提出了以RSSD定位为辅、到达时间差（TDOA）定位为主的两轮协同定位方案,即以RSSD定位结果作为目标位置初估计,并根据各簇在该初估计位置处的TDOA定位CRB,选择部分预期定位精确度较高的簇参与进一步的TDOA定位,最后通过对这些簇定位结果的加权平均得到最终的目标位置估计。仿真结果表明,相比基于GDOP的簇选择标准和定位融合方法,提出的改进措施提高了定位精确度,而RSSD／TDOA协同定位方案在保证较高定位精确度的同时,有效地减轻了网络负载,延长了网络生命周期,具有较好的工程应用前景。     

基于SSDOA定位算法研究

基于信号接收强度差（SSDOA）的定位技术,提出了建立一个信号强度预测数据库（PSD）的想法,通过把反馈过来的信号强度值获得的信号强度差值与PSD中的值进行比较来确定最终目标位置,并推导基于SSDOA定位的克拉美-罗下界（CRLB）。为了提高定位精度,分析了引起误差的主要原因以及降低误差方法,然后对影响定位精度的几个主要参数进行仿真,得出参数与定位精度的关系,最终给出分析结果和结论。     

基于克拉美-罗下界的移动网络定位性能分析

随着5G网络研究的不断深入,毫米波通信将成为5G的关键技术之一。由于毫米波波形的自相关特性能够影响时间估计的精度,所以影响基于到达时间(TOA)的定位方法的定位精度。为了进一步提高终端定位精度,文章运用估计理论推导了位置估计的克拉美-罗下界,列举几种毫米波波形,并通过仿真比较所列波形的定位性能,研究结果可为毫米波通信的波形选取提供理论支持。     

一种基于半定松弛技术的TDOA-FDOA无源定位算法

在运动目标的无源定位场景下,闭式算法在低噪声情况下可以到达克拉美罗下界(CRLB),但是这些算法往往不能适应较大的测量噪声环境。针对目前闭式算法适应大噪声能力较差这一问题,该文联合到达时间差(TDOA)以及到达频率差(FDOA),提出一种基于半定松弛(SDR)技术的无源定位算法。该算法首先构建传统闭式解的伪线性方程,其次利用随机鲁棒最小二乘(SRLS)的思想以及目标参数与额外变量之间的非线性关系,将无源定位问题转化为了具有2次等式约束的最小二乘问题;随后,将半定松弛技术应用到这一问题上,约束最小二乘问题松弛为半定规划(SDP)问题,最后,借助优化工具箱可以有效地对目标参数进行求解。该文所提出的算法不需要初始值先验条件,仿真实验表明了所提算法的有效性。

     

TDoA定位盲区分析与节点部署策略研究

以克拉美罗下界(CRLB)作为定位精度衡量指标进行分析,探讨到达时间差(TDoA)定位场景中定位盲区的产生条件,分析不同因素对定位盲区的影响。此外,以无线传感器网络(WSN)所覆盖区域的平均CRLB为目标函数,构建了传感器节点优化部署问题,并提出基于定位盲区预判断的遗传算法进行求解。仿真验证了单信号源定位时CRLB的性质以及定位盲区的产生条件和出现区域。仿真结果表明,采用所提基于定位盲区预判断的遗传算法获得的节点部署方案时,定位精度比均匀角度部署提高33.92%,比区域顶点部署提升13.74%,比直接遗传算法提升9.65%。     

多校准站TDOA/FDOA无源定位方法

针对运动目标到达时差（Time Difference-of-Arrival,TDOA）/到达频差（Frequency Difference-of-Arrival,FDOA）定位中的接收站定位误差问题,提出了基于多校准站的TDOA/FDOA定位方法,有效降低接收站定位误差的影响,并推导了该方法的克拉美罗下限（Cramér-Rao Lower Bound,CRLB）。理论分析表明,采用多校准站法能有效降低CRLB,提高目标定位精度。同时,当校准站自身定位存在误差时,也将影响对接收站的校准和目标的定位精度。通过仿真实验定量分析了采用多校准站法对定位精度的改善程度。     

基于目标高度先验信息的多站时差无源定位方法

该文针对利用多站到达时差观测量的辐射源目标定位问题,已知目标高度先验信息,提出一种基于加权最小二乘的闭式高精度定位方法。近距离场景下,可忽略地球曲率影响,此时目标高度信息可等效为目标的1维坐标。基于该条件,使用一种新的两步加权最小二乘算法实现对目标的定位解算。该算法不需要目标位置初始值估计,无需迭代运算,计算量较小。仿真表明：利用目标高度先验信息可有效提高对目标的定位精度;在观测量噪声为高斯噪声且功率较小时,算法定位性能可达到克拉美罗界。     

基于长基线干涉仪相位差的多站无源定位方法

针对常用多站无源定位技术存在时差(TDOA)/频差(FDOA)定位对超低旁瓣辐射源适应性差、测向(DOA)定位的造价成本和系统复杂度高等缺点,该文提出了一种基于相位差(PDOA)的多站无源定位新体制,利用每个观测站上至少两个接收天线和通道构成的长基线干涉仪(LBI),通过测量辐射源信号到达长基线干涉仪天线的相位差实现定位。针对相位差的2π模糊引入的非线性和非连续性,提出了一种基于多假设迭代优化的定位方法,首先利用一组相位差确定多个可能的辐射源位置初始值,然后采用高斯-牛顿(GN)方法对每个位置初始值进行迭代优化并计算代价函数,最后选择具有最小代价函数的估计值作为最终的定位结果。该方法可获取稳健的迭代初始值,算法运算量适中。仿真结果表明该定位方法的均方根误差(RMSE)在高斯观测噪声条件下可达到克拉美罗下限(CRLB)。     

基于多字典联合与分层块稀疏贝叶斯框架的多辐射源直接定位方法

基于压缩感知的直接定位方法依赖准确的信号传播模型,当传播模型的参数部分未知时,其定位性能会显著下降。针对这个问题,该文提出了一种基于多字典联合与分层块稀疏贝叶斯框架的多辐射源直接定位方法。该文将辐射源定位问题转化为恢复对应不同字典但具有共享稀疏性的信号,通过多字典联合来解决存在信道衰减的辐射源定位问题。仿真结果表明:所提方法在低信噪比和少快拍条件下,相比稀疏贝叶斯方法和直接定位方法具有更优的定位性能。      

混合高斯噪声背景下基于多目标优化的节点选择方法

为解决非高斯噪声背景下,基于贝叶斯Fisher信息矩阵和基于互信息的节点选择不一致的问题,该文提出一种基于多目标优化的节点选择方法。推导出节点噪声为混合高斯分布时的贝叶斯Fisher信息矩阵和互信息,将节点个数、选择的节点对应的Fisher信息矩阵和互信息共同作为优化的目标函数。提出利用基于分解的多目标优化方法寻找Pareto最优解,并采用与理想解相似的偏好排序技术(TOPSIS)从所有Pareto最优解中选择最终的节点选择方案。仿真实验结果表明,基于多目标优化的节点选择方法选择的节点具有更优更稳健的定位精度。

     

Target Localization Based on Angle of Arrivals

Mobile location using angle of arrival （AOA） measurements has received considerable attention. This paper presents an approximation of maximum likelihood estimator （MLE） for localizing a source based on AOA measurements. By introducing an intermediate variable, the nonlinear equations relating AOA estimates can be transformed into a set of equations which are linear in the unknown parameters. It is an approximate realization of the MLE. Simulations show that the proposed algorithm outperforms the previous contribution.     

移动定位服务的现状与发展趋势

给出了移动定位服务的市场发展现状,分析了移动定位服务的起源以及基本的移动定位技术,讨论了影响移动定位精度的主要因素。随着3G移动网络的发展,移动定位服务将会带来更大的社会和经济效益。     

面向水声传感网的自主水下航行器辅助定位动态路径规划

水声传感器网络(UASNs)节点由于洋流等因素长时间作用会出现位置偏移,故需要修正其位置信息。在水声传感器网络节点定位中将自主式水下潜器(AUV)作为移动锚点辅助定位可有效降低定位成本,但在AUV辅助定位过程中AUV的能量利用率仍有待提升。为了进一步提高AUV的能量利用率,该文提出一种面向水声传感网的AUV辅助定位动态路径规划方法。该方法中将节点位置修正过程看成节点位置信息熵减少的过程。在AUV动态路径规划时根据定位过程的节点位置信息和预计AUV能耗,规划AUV下一步移动目标位置。使用贪婪算法选取使信息增益期望和移动消耗能量比值最大的位置作为AUV下一步移动目标位置。仿真结果表明,该算法能够在保证节点定位精度的基础上有效提高AUV能量利用率。     

分布式声源定位系统节点最优布局方法及性能研究

为提高基于到达时间TOA（Time of Arrival）的分布式声源定位系统在应用中的定位精度,推导出各节点测量性能存在差异条件下定位误差的CRLB（Cramer Rao Lower Bound）,遵循探测区域定位误差的平均CRLB最小的最优准则,对目标以均匀分布和高斯分布概率出现的情形,采用自适应遗传算法进行最优布局仿真研究.仿真结果表明,基于节点观测性能的最优布局与声源出现的概率分布直接相关;且与不考虑节点性能时的最优布局相比,提高了定位区域的整体定位精度.