Phương pháp tiếp cận xác định vị trí trực tiếp hiệu quả để nâng cao tính chính xác cho hệ thống định vị trong nhà
117 lượt xemDOI:
https://doi.org/10.54939/1859-1043.j.mst.82.2022.12-20Từ khóa:
Định vị trong nhà; Định vị trực tiếp; Bộ lọc Kalman.Tóm tắt
Trong bài báo này, một phương pháp xác định vị trí trực tiếp hiệu quả, dựa trên mô hình kết hợp sử dụng bộ lọc Kalman đã được đề xuất. Cách tiếp cận được đề xuất cho phép ước tính chính xác vị trí bộ phát trong các tình huống khác nhau. Hai kịch bản đã được tạo ra để đánh giá hiệu suất của phương pháp tiếp cận của chúng tôi trong trường hợp tồn tại đường nhìn thẳng(LOS) và không tồn tại đường nhìn thẳng trên quỹ đạo chuyển động của bộ phát trong môi trường trong nhà. Kết quả mô phỏng cho thấy rằng, cách tiếp cận được đề xuất đạt được độ chính xác cao hơn so với các kỹ thuật góc đến (AOA), xác định vị trí trực tiếp (DPD) và định vị nguồn trực tiếp (DiSouL) trong cùng một kịch bản. Đặc biệt, khi sai số yêu cầu nhỏ hơn 1m và môi trường không tồn tại đường dẫn LOS, phương pháp đề xuất có xác suất đạt được độ chính xác khoảng 60% so với 1%, 35% và 45% của AOA, DiSoul, và DPD, lần lượt tương ứng.
Tài liệu tham khảo
[1]. Wen, Fuxi; Wymeersch, Henk; Peng, Bile; Tay, Wee Peng; So, Hing Cheung; Yang, Diange. “A survey on 5G massive MIMO localization”. Digital Signal Processing, S1051200419300569. P.5 (1-8), (2019). DOI: https://doi.org/10.1016/j.dsp.2019.05.005
[2]. Yassin, A.; Nasser, Y.; Awad, M.; Al-Dubai, A.; Liu, R.; Yuen, C.; Raulefs, R.; Aboutanios, E. “Recent Advances in Indoor Localization: A Survey on Theoretical Approaches and Applications”. IEEE Commun. Surv. Tutor, 19, pp. 1327–1346, (2017). DOI: https://doi.org/10.1109/COMST.2016.2632427
[3]. KC Ho, X Lu, L Kovavisaruch, “Source localization using TDOA and FDOA measurements in the presence of receiver location errors: analysis and solution[J]”. IEEE Trans. Signal Process. 55(2), pp. 684–696, (2007). DOI: https://doi.org/10.1109/TSP.2006.885744
[4]. Marko Malajner, Dušan Gleich, Peter Planinšič, “Angle of Arrival estimation algorithms using Received Signal Strength Indicator”, Journal of Microelectronics, Electronic Components and Materials, Vol. 45, No. 4, pp. 237 – 248, (2015).
[5]. Amar, A., and Weiss, A. J, “Direct position determination of multiple radio signals”, EURASIP Journal on Applied Signal Processing, pp. 37–49, (2005). DOI: https://doi.org/10.1155/ASP.2005.37
[6]. Garcia. N, Wymeersch. H, Larsson. E. G, Haimovich. A. M., and Coulon. “Direct Localization for Massive MIMO”. IEEE Transactions on Signal Processing, Vol. 65, No. 10, (2017). DOI: https://doi.org/10.1109/TSP.2017.2666779
[7]. Lu, Z.-Y.,Ren, Y.-Q.,Ba, B., Wang. D.-M, Zhang. J. “An improved direct position determination method based on correlation accumulation of short-time signals with variable velocity receivers”. Acta Phys. Sin, 66, 020503, (2017). DOI: https://doi.org/10.7498/aps.66.020503
[8]. Wang. Y.L, Wu. Y, Yi. S.C. “An efficient direct position determination algorithm combined with time delay and Doppler”. Circuits Syst. Signal Process. 35, pp. 635–649, (2016). DOI: https://doi.org/10.1007/s00034-015-0069-6
[9]. Shen, J.; Molisch, A.F.; Salmi, J. “Accurate Passive Location Estimation Using TOA Measurements”. IEEE Trans.Wirel. Commun. 11, pp. 2182–2192, (2012). DOI: https://doi.org/10.1109/TWC.2012.040412.110697
[10]. Ding Wang, Jiexin Yin, Ruirui Liu, Zhidong Wu, and Tao Tang. “Robust direct position determination methods in the presence of array model errors”, EURASIP Journal on Advances in Signal Processing 2018:38, (2018). DOI: https://doi.org/10.1186/s13634-018-0555-7
[11]. Zhang, Y., Ba, B., Wang, D., Geng, W., and Xu, H. “Direct Position Determination of Multiple Non-Circular Sources with a Moving Coprime Array”. Sensors, 18(5), 1479, (2018). DOI: https://doi.org/10.3390/s18051479
[12]. Yin, J., Wang, D., & Wu, Y. “An Efficient Direct Position Determination Method for Multiple Strictly Noncircular Sources. Sensors”, 18(2), 324, (2018). DOI: https://doi.org/10.3390/s18020324
[13]. LU, Z., Ba, B., Wang, J., Li, W., & Wang, D. “A direct position determination method with combined TDOA and FDOA based on particle filter”. Chinese Journal of Aeronautics, 31(1), pp. 161–168, (2018). DOI: https://doi.org/10.1016/j.cja.2017.11.007
[14]. Yang, Z., Wang, D., Yang, B., & Wei, F. “Robust Direct position determination against sensor gain and phase errors with the use of calibration sources”. Multidimensional Systems and Signal Processing, (2020). DOI: https://doi.org/10.1007/s11045-020-00716-1
[15]. Stoica, P.; Nehorai, A. “MUSIC, maximum likelihood, and Cramer-Rao bound”. IEEE Trans. Acoust. Speech Signal Process. 37, pp. 720–741, (1989). DOI: https://doi.org/10.1109/29.17564
[16]. Jianping Du ID, Ding Wang ID, Wanting Yu ID and Hongyi Yu, “Direct Position Determination of Unknown Signals in the Presence of Multipath Propagation”, Sensors 18, 892, (2018). DOI: https://doi.org/10.3390/s18030892
[17]. D. Dardari, C.-C. Chong, and M. Z. Win, “Threshold-based time-of-arrival estimators in UWB dense multipath channels”, IEEE Trans. Commun., vol. 56, no. 8, pp. 1366–1378, (2008). DOI: https://doi.org/10.1109/TCOMM.2008.050551
[18]. J.-J. Fuchs, “On the application of the global matched filter to DOA estimation with uniform circular arrays”, IEEE Trans. Signal Process, vol. 49, no. 4, pp. 702–709, (2001). DOI: https://doi.org/10.1109/78.912914
[19]. Fariz, Nik; Jamil, Norziana; Md Din, Marina; Ezanee Rusli, Mohd; Sharudin, Zahrah; Afendee Mohamed, Mohamad. “An Improved Indoor Location Technique using Kalman Filter”. International Journal of Engineering & Technology, 7(2.14), 1, (2018). DOI: https://doi.org/10.14419/ijet.v7i2.14.11141
[20]. Grewal, Mohinder S., and Angus P. Andrews, “Kalman Filtering Theory and Practice”. Upper Saddle River, NJ USA, Prentice-Hall, (1993).
[21]. Wax, M., Kailath, T., “Optimum localization of multiple sources by passive arrays”. IEEE Trans. Acoust. Speech Signal Process. 31 (5), pp. 1210–1217, (1983). DOI: https://doi.org/10.1109/TASSP.1983.1164183
