面向 GNSS 受阻场景的基于传感器融合的鲁棒 5G 陆地定位系统
信息论
2026-04-08 v3 math.IT
摘要
本文提出了一种基于 5G 基础设施的陆地定位系统，作为 GNSS 的可行替代方案，尤其适用于 GNSS 信号被遮挡或不可用的场景。该论文讨论了旨在实现定位作为主要服务的网络规划，与传统侧重通信服务的陆地网络形成鲜明对比。构建了针对定位优化的网络基础设施后，本文提出的系统利用载波相位（CP）测距结合三角定位，在至少有三座基站（BS）提供平面视（LOS）条件时，对用户进行定位。实现准确的基于 CP 的定位需要解决三个关键挑战：整数模糊解析、LOS/NLOS 链路识别以及受阻 LOS 条件下的定位。为此，系统采用多载波 CP 方法，无需显式进行整数模糊估计。此外，开发了一个深度学习模型，用于识别 NLOS 链路并将其从三角定位过程中排除。在 LOS 被遮挡且 CP 测距不可靠的情况下，系统融合来自惯性测量单元（IMU）和摄像头等其他传感器数据的误差状态扩展卡尔曼滤波器，以实现对移动用户的稳健跟踪。该混合方法在多样化信道条件下实现了鲁棒跟踪。本文使用真实世界的 KITTI 数据集进行评估，数据集包含在城市环境中行驶的移动车辆。仿真结果表明，该系统在 KITTI 城市场景下可实现小于 5 米的定位误差——与公共商业 GNSS 服务相当——凸显了其作为抗干扰且精确的 GNSS 受阻环境解决方案的潜力。
引用
@article{arxiv.2507.16600,
title = {A Robust 5G Terrestrial Positioning System with Sensor Fusion in GNSS-denied Scenarios},
author = {Hamed Talebian and Nazrul Mohamed Nazeer and Darius Chmieliauskas and Jakub Nikonowicz and Mehdi Haghshenas and Łukasz Matuszewski and Mairo Leier and Aamir Mahmood},
journal= {arXiv preprint arXiv:2507.16600},
year = {2026}
}
备注
Submitted to IEEE Transactions on Vehicular Technology