بررسی حساسیت روش‌های زمانی نسبت به نویز در موقعیت‌یابی زمینی با توزیع طبیعی و غیرطبیعی

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشگاه علوم و فنون هوایی شهید ستاری

2 دانشگاه شهید ‌بهشتی

چکیده

روش‌های موقعیت‌یابی بر مبنای فرکانس رادیویی مانند روش زمان ورود سیگنال (TOA)، اختلاف‌زمان ورود سیگنال (TDOA)، زاویه ورود سیگنال (AOA)، سطح قدرت سیگنال دریافت­شده (RSSI) و ترکیب آن‌ها امروزه مورد توجه پژوهشگران قرار دارد. در شبکه‌های حسگری مانند شبکۀ ایستگاه‌های پایه تلفن همراه، از روش‌های زمانی به‌منظور موقعیت‌یابی استفاده می‌گردد. امروزه برای مقاصد امنیتی، استانداردهایی به‌منظور بالا بردن دقت موقعیت‌یابی در شبکه‌های تلفن همراه نوشته ‌شده است. یکی از کمیت‌های تأثیرگذار بر دقت موقعیت‌یابی، چینش گیرنده‌های موقعیت‌یاب است. در این مقاله با مقایسۀ دو روش اصلی بر مبنای زمان یعنی زمان ورود سیگنال و اختلاف‌زمان ورود سیگنال، و تفکیک کمیت نویز به دو بخش طبیعی و غیرطبیعی، راه‌کاری در جهت بهبود دقت موقعیت‌یابی پیشنهاد شده است. در حقیقت با بررسی بخش غیرطبیعی نویز و محاسبۀ این مقدار در سطح مورد نظر به‌منظور موقعیت‌یابی، روش مناسب جهت موقعیت‌یابی در زیر بخش‌های مورد نظر مشخص شده و موقعیت‌یابی انجام گرفته است.

کلیدواژه‌ها


[1]     Hasanshahi, Z.; Rahmatim, A. R.; Azmi, P. “Passive Mobile Localization Based on the Air Interface Signalling in Cellular Networks”; J. Adv. Defence Sci. & Technol. 2018, 04, 259-306 (In Persian).

[2]     Zekavat, S. “Handbook of Position Location”; Wiley; 2012.

[3]     Iliev, N.; Paprotny, I. “Review and Comparison of Spatial Localization Methods for Low-Power Wireless Sensor Networks”; IEEE Sens. J. 2015, 15, 5971-5987.

[4]     Luo, J.; Zhang, X.; Wang, Z.; Lai, X. “On the Accuracy of Passive Source Localization Using Acoustic Sensor Array Networks”; IEEE Sens. J. 2017, 17, 1795-1809.

[5]     Ji-Yan, H.; Qun, W. “Comments on the Cramer-Rao Bounds of Hybrid TOA/RSS and TDOA/RSS Location Estimation Schemes”; IEEE Commun. Lett. 2007, 22, 848-849.

[6]     Nguyen, N.; Dogancay, K. “Optimal Geometry Analysis for Multistatic TOA Localization”; IEEE Trans. Signal Proc. 2016, 64, 4180-4193.

[7]     Laaraiedh, M.; Amiot, N.; Avrillon, S.; Uguen, B. “Theoretical Performances Assessment of Hybrid Localization Techniques”; IEEE Stat. Signal Proc. Workshop 2011, 185-188.

[8]     ITU “Comparison of Time-Difference-of-Arrival and Angle-of-Arrival Methods of Signal Geolocation”; https://www.itu.int/pub/R-REP-SM.2211-1-2014/ru, 2014.

[9]     Patwari, N.; Ash, J.; Kyperountas, S.; Hero, A.; Moses, R.; Correal, N. “Locating the Nodes: Cooperative Localization in Wireless Sensor Networks”; IEEE Signal Proc. Mag. 2005, 22, 54-69.

[10]  Shin, S. “Radar Measurement Accuracy Associated with Target RCS Fluctuation”; Electron. Lett. 2017, 53, 750-752.

[11]  Fang, B. T. “Simple Solutions for a Hyperbolic and Related Position Fixes”; IEEE Trans. Aerosp. Elect. Sys. 1990, 26, 748-753.

[12]  Lee, H.; Kim, H.; Shim, J.; Heo, M. “Analytic Equivalence of Iterated TOA and TDOA Techniques under Structured Measurement Characteristics”; Multidim. Sys. Signal Proc. 2010, 22, 361-377.

[13]  Torrieri, D. “Statistical Theory of Passive Location Systems”; IEEE Trans Aero. Elec. Sys. 1984, 20, 183-198.

[14]  Sage, A.; Melsa, J. “Estimation Theory with Applications to Communications and Control. New York, 1971.

[15]  Zhang, S.; Gao, S.; Wang, G.; Li Y. “Robust NLOS Error Mitigation Method for TOA-Based Localization Via Second-Order Cone Relaxation”; IEEE Commun. Lett. 2015, 19, 2210-2213.

[16]  Kay, S. “Fundamentals of statistical signal processing”, Upper Saddle River: Prentice Hall PTR, 2017.

[17]  Hamdollahzadeh, M.; Adelipour, S.; Behnia, F. ”Optimal Sensor Configuration for Two Dimensional Source Localization Based on TDOA/FDOA Measurements”;  17th Int. Radar Symp. 2016.

[18]  Fletcher, R. ”Practical Methods of Optimization”; Chichester, Wiley, 2010