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SNWPM:A Siamese Network Based Wireless Positioning Model Resilient to Partial Base Stations Unavailable

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China Communications 2023年第9期20卷 20-33页

作者： Yasong Zhu Jiabao Wang Yi Sun Bing Xu Peng Liu Zhisong Pan wangdong qi Army Engineering University of PLA Nanjing 210007China Purple Mountain Laboratory Nanjing 210000China

Artificial intelligence(AI)models are promising to improve the accuracy of wireless positioning systems,particularly in indoor environments where unpredictable radio propagation channel is a great *** great efforts have been made to explore the effectiveness of different AI models,it is still an open problem whether these models,trained with the data collected from all base stations(BSs),could work when some BSs are *** this paper,we make the first effort to enhance the generalization ability of AI wireless positioning model to adapt to the scenario where only partial BSs ***,a Siamese Network based Wireless Positioning Model(SNWPM)is proposed to predict the location of mobile user equipment from channel state information(CSI)collected from 5G ***,a Feature Aware Attention Module(FAAM)is introduced to reinforce the capability of feature extraction from CSI *** are conducted on the 2022 Wireless Communication AI Competition(WAIC)*** proposed SNWPM achieves decimeter-level positioning accuracy even if the data of partial BSs are *** with other AI models,the proposed SNWPM can reduce the positioning error by nearly 50%to more than 60%while using less parameters and lower computation resources.

关键词： wireless positioning indoor positioning generalization ability AI positioning model attention

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克服不可定节点影响的区分定位方法研究

仪器仪表学报 2012年第7期33卷 1579-1587页

作者：汪晗齐望东王坤解放军理工大学计算机系南京210007

随机布设的传感器网络难免存在一些位置无法唯一确定的节点。已经发现不可定节点与可定点一起进行定位解算会导致可定点定位精度下降。为了解决这一问题,提出区分定位(differentiated localization,DL)设想,其中可定节点进行集中定位解... 详细信息

随机布设的传感器网络难免存在一些位置无法唯一确定的节点。已经发现不可定节点与可定点一起进行定位解算会导致可定点定位精度下降。为了解决这一问题,提出区分定位(differentiated localization,DL)设想,其中可定节点进行集中定位解算而不可定节点则单独进行最小二乘估计。针对现有的可定性判断准则RR3P(redundant rigid 3 path)和RR-3P(redundantlyrigid-3 path)计算复杂度高的问题,提出基于度数的可定性判断准则3D(3 degree)。仿真分析和实验验证表明,可定性判断准则3D与RR3P和RR-3P下网络的定位性能相差无几,而计算机复杂度从O(N3)降低到O(Nlog N)。在3D准则下,区分定位策略能够使得网络的整体定位精度提高至少50%。

关键词：定位精度刚性理论节点可定性

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无线电干涉测距的性能分析

仪器仪表学报 2014年第2期35卷 284-291页

作者：张悦齐望东刘鹏威力解放军理工大学网络工程教研中心南京210007

无线电干涉测距(RIR)是无线传感器网络节点定位技术的重要突破,因为它用低成本的简单硬件取得了高精度的测距结果。虽然几个原型系统的经验和最近得到的克拉美罗界对说明RIR的性能都很有意义,对RIR在中低信噪比情况下的测距性能仍然认... 详细信息

无线电干涉测距(RIR)是无线传感器网络节点定位技术的重要突破,因为它用低成本的简单硬件取得了高精度的测距结果。虽然几个原型系统的经验和最近得到的克拉美罗界对说明RIR的性能都很有意义,对RIR在中低信噪比情况下的测距性能仍然认识有限,这成为RIR广泛应用的主要障碍。试图探索RIR最大似然估计在中低信噪比区间的性能。运用统计信号处理中的区间误差方法(MIE)推导出最大似然估计均方误差与测量信噪比及系统设计参数之间的关系式。大量仿真与实验表明,得到的均方误差表达式能够准确预测整个信噪比区间的MSE性能,因此为RIR的广泛应用扫清了重要障碍。

关键词：无线电干涉测距门限效应均方误差性能分析

三维AoA目标跟踪的二次约束卡尔曼滤波算法

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系统工程与电子技术 2021年第8期43卷 2263-2272页

作者：赵跃新齐望东刘鹏袁恩徐兵陆军工程大学指挥控制工程学院江苏南京210007 东南大学信息科学与工程学院江苏南京210096 网络通信与安全紫金山实验室江苏南京211111

在基于到达角(angle of arrival,AoA)的三维目标跟踪中,伪线性卡尔曼滤波具有稳定性高和计算复杂度低的优点,但是严重的偏差问题使其跟踪精度迅速下降。针对该问题,提出一种二次约束卡尔曼滤波(quadratic constraint Kalman filter,QCKF... 详细信息

在基于到达角(angle of arrival,AoA)的三维目标跟踪中,伪线性卡尔曼滤波具有稳定性高和计算复杂度低的优点,但是严重的偏差问题使其跟踪精度迅速下降。针对该问题,提出一种二次约束卡尔曼滤波(quadratic constraint Kalman filter,QCKF)算法。首先引入涉及所有观测噪声项的增广矩阵,然后建立与线性卡尔曼滤波等价的目标函数并且附加含有二次项的约束条件,以此降低偏差影响,实现更准确的状态更新。QCKF算法采用广义特征值分解求解约束优化问题,无法直接通过状态更新表达式推导其协方差矩阵,因此利用约束条件以及矩阵扰动方法完成协方差矩阵更新。仿真分析表明,QCKF算法相较于其他非线性滤波算法具有更优的跟踪性能,不仅在低噪声条件下可达到后验克拉美罗下界,而且当噪声严重时能够显著降低跟踪误差,并且计算开销不高。

关键词：目标跟踪到达角卡尔曼滤波二次约束伪线性估计

The Performance of Interferometric Ranging Systems with Hopping Frequencies in Benign Environment and under Partial‐Band Jamming

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The Performance of Interferometric Ranging Systems with Hopp...

AoA-ToA目标跟踪的偏差补偿卡尔曼滤波算法

第五届中国卫星导航学术年会

作者： Yue Zhang wangdong qi Weiheng Dai Jing Lv Guangxia Li Center of Network Engineering PLA University of Science and Technolog

Interferometric Ranging with Hopping Frequencies （IRHF） is a novel ranging technique with application in anti‐jamming navigation and localization systems. This paper explores the performance of IRHF systems in benign environments and under partial‐band jamming （PBJ） conditions. The outlier probability is used to evaluate the ranging accuracy of IRHF systems. Employing an approximation tool called the Union Bound （UB）, we derive a formula of the outlier probability of the maximum likelihood estimator （MLE） with respect to a few system parameters. Further analysis reveals that the worst‐case partial‐band jamming for IRHF is full‐band jamming. Computer simulations show that the theoretical result is good enough to predict the performance of IRHF under different conditions.

关键词： Interferometric Ranging with Hopping Frequencies (IRHF) · partial‐band jamming (PBJ) · maximum likelihood estimator (MLE) · Union Bound (UB)

来源： cnki会议评论

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信息与控制 2020年第6期49卷 657-666页

作者：林杰齐望东刘鹏赵跃新陆军工程大学指挥控制工程学院江苏南京210007 东南大学信息科学与工程学院江苏南京210096 紫金山实验室江苏南京211111

在以到达角(AoA)和到达时间(ToA)作为观测量的目标跟踪中,已有的非线性卡尔曼滤波很难同时兼顾低计算复杂度和高跟踪精度.针对该问题,提出了一种简单有效的偏差补偿卡尔曼滤波算法(BCKF).该算法首先利用AoA和ToA的等价几何关系对非线性... 详细信息

在以到达角(AoA)和到达时间(ToA)作为观测量的目标跟踪中,已有的非线性卡尔曼滤波很难同时兼顾低计算复杂度和高跟踪精度.针对该问题,提出了一种简单有效的偏差补偿卡尔曼滤波算法(BCKF).该算法首先利用AoA和ToA的等价几何关系对非线性观测方程进行伪线性化,得到伪线性卡尔曼滤波(PLKF).为解决PLKF面临的偏差问题,BCKF从理论推导了偏差构成项以及分析各项偏差的影响,然后补偿由伪线性观测噪声向量和观测矩阵相关性引起的偏差,实现更准确的状态估计.复杂度的理论分析和滤波性能的仿真结果表明,相较于其他滤波算法,BCKF以较低的计算开销实现了更高的跟踪精度,低噪声情况下可达到后验克拉美罗下界,并且收敛速度快,不容易受到初始误差的影响.

关键词：目标跟踪卡尔曼滤波伪线性估计偏差补偿

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支持移动锚节点的无线电干涉测距信号设计

解放军理工大学学报（自然科学版） 2016年第1期17卷 17-24页

作者：王智齐望东张苏刘岳解放军理工大学指挥信息系统学院江苏南京210007

为了使无线电干涉定位系统(RIPS)支持移动锚节点在发射测距信号的同时将自身变化的位置信息广播出去,提出使用二进制频移键控(BFSK)信号代替原单音信号作为新的测距信号。设计了新信号参数,可以从新信号相位中提取节点间的距离信息。提... 详细信息

为了使无线电干涉定位系统(RIPS)支持移动锚节点在发射测距信号的同时将自身变化的位置信息广播出去,提出使用二进制频移键控(BFSK)信号代替原单音信号作为新的测距信号。设计了新信号参数,可以从新信号相位中提取节点间的距离信息。提出了基于解调数据辅助的最大似然估计法,用于BFSK信号的相位估计。通过仿真可以得到在中高信噪比时,所提估计方法能够达到克拉美罗界,且相比无解调数据辅助的方法,在达到相同性能时可节省约3dB的信号功率。结果表明,使用BFSK信号时,RIPS可以应用于含有移动锚节点的传感器网络节点定位中。

关键词：无线电干涉定位系统移动锚节点二进制频移键控信号相位估计克拉美罗界

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大范围无线电干涉定位系统

计算机研究与发展 2011年第S2期48卷 98-105页

作者：张苏张悦齐望东袁恩解放军理工大学计算机系南京210007

无线电干涉定位系统(radio interferometric positioning system,RIPS)是一种新型的高精度、低成本定位技术.但是,受到模糊解问题的制约,RIPS难以适用于网络节点在大范围稀疏布设的无线传感器网络.通过理论和仿真分析,得到定位精度与测... 详细信息

无线电干涉定位系统(radio interferometric positioning system,RIPS)是一种新型的高精度、低成本定位技术.但是,受到模糊解问题的制约,RIPS难以适用于网络节点在大范围稀疏布设的无线传感器网络.通过理论和仿真分析,得到定位精度与测量频率数及测量系统占据的总带宽成正比的结果.由于RIPS的非模糊解距离与测量频率间隔成反比,上述结果意味着扩大RIPS的节点布设距离就需要牺牲系统的定位精度.为了解决这一矛盾,提出了一种新的测量频率配置方法(two frenquency intervals,TFI).TFI使用大小两种测量频率间隔,其中小测量频率间隔用于扩展非模糊解距离,而大频率间隔用于保证测量精度.大量仿真和野外实验结果表明,在使用相同的频率数和测量带宽的情况下,TFI方式在保持定位精度的同时能够显著扩大节点的布设距离,因此更加适用于构造大范围的无线电干涉定位系统.

关键词：无线电干涉定位系统测量参数频率间隔非模糊距离估计精度

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水下侦察网络中的联合沉默定位与时钟同步

解放军理工大学学报（自然科学版） 2014年第2期15卷 113-120页

作者：张弓齐望东刘鹏徐兵张悦解放军理工大学指挥信息系统学院江苏南京210007

针对目前的时钟同步方法无法用于水下侦察网络中的沉默节点,借鉴GPS的伪距定位和授时原理,提出了一种适用于水下环境的联合沉默定位与时钟同步方法,研究了基于MAC层时间戳和时分复用的水下时延测量方法与优化系统性能的锚节点水面布设... 详细信息

针对目前的时钟同步方法无法用于水下侦察网络中的沉默节点,借鉴GPS的伪距定位和授时原理,提出了一种适用于水下环境的联合沉默定位与时钟同步方法,研究了基于MAC层时间戳和时分复用的水下时延测量方法与优化系统性能的锚节点水面布设方式。理论分析和仿真验证表明,联合沉默定位与时针同步方法可以获得和伪距测量误差相当的定位与时钟同步精度,且能够容忍水下信道声线弯曲、声速起伏等因素引起的测距误差。

关键词：传感器网络水下侦察网络沉默节点节点定位时钟同步