具有运动与时钟漂移的用户设备双向 TOA 定位与同步闭式解
信号处理
2021-11-16 v1
摘要
双向到达时间（TOA）系统由锚节点（AN）与用户设备（UD）组成。AN-UD 对之间的双向 TOA 测量通过往返通信获得，以实现 UD 的定位与同步（LAS）。现有针对具有时钟漂移的运动 UD 的 LAS 方法采用迭代算法，需要精确初始化且计算复杂度高。本文提出一种新的闭式双向 TOA LAS 方法，即 CFTWLAS，其无需初始化、复杂度低，并在经验上达到最优 LAS 精度。我们首先通过对双向 TOA 方程平方与差分将 LAS 问题线性化。引入两个辅助变量将问题简化为求二次方程的解析解。由于测量噪声，我们只能从辅助变量的解中获得原始 LAS 估计。随后，应用加权最小二乘步骤进一步精炼该原始估计。我们分析了新 CFTWLAS 的理论误差，并表明在几何条件合适且噪声较小时，借助充足的 AN 其经验上达到克拉美-罗下界（CRLB）。三维场景下的数值结果验证了理论分析：当 AN 数量大、几何合适且噪声小时，新 CFTWLAS 方法的估计精度在所示实验中达到 CRLB。与复杂度随迭代次数增加的迭代方法不同，新 CFTWLAS 具有恒定的低复杂度。
引用
@article{arxiv.2111.07019,
title = {Closed-form Two-way TOA Localization and Synchronization for User Devices with Motion and Clock Drift},
author = {Sihao Zhao and Ningyan Guo and Xiao-Ping Zhang and Xiaowei Cui and Mingquan Lu},
journal= {arXiv preprint arXiv:2111.07019},
year = {2021}
}