利用ADS-B特征的多无人机联合测距与相位偏移估计
系统与控制
2024-03-26 v2 系统与控制
摘要
本文提出一种用于多无人机/飞机联合测距与相位偏移（PO）估计的新方法。所提方法利用无人机/飞机广播的叠加非协调自动相关监视广播（ADS-B）数据包进行联合距离和PO估计。它在ADS-B数据包解码之前联合估计距离和PO；因此，当由于数据包冲突导致解码不可行时，可提升航空安全。此外，它支持ADS-B数据包的相干检测，从而可在使用协作传感器进行探测与避让（DAA）的航空系统中实现更可靠的多目标跟踪。通过最小化Kullback-Leibler散度（KLD）统计距离度量，我们表明在单天线接收机处被加性白高斯噪声（AWGN）污染的来自K个非协调无人机的接收复基带信号，可在二维（2D）平面中由具有2的K次方混合分量的独立同分布高斯混合（GM）近似。虽然从导出的GM概率密度函数（PDF）直接进行距离和PO的联合最大似然估计（MLE）会导致难以处理的最大化，但我们的所提方法采用期望最大化（EM）算法估计2D高斯混合的模式，随后通过组合优化的重排序估计技术来估计距离和PO。本文还研究了到多天线接收机的扩展。虽然所提估计器能用单接收天线估计多无人机的距离，但接收端使用多天线可支持更多数量的无人机且精度更高。仿真结果支持了所提估计器的有效性。我们表明所提估计器能准确联合估计三架无人机的距离。
引用
@article{arxiv.2207.05370,
title = {Joint Ranging and Phase Offset Estimation for Multiple Drones using ADS-B Signatures},
author = {Mostafa Mohammadkarimi and Geert Leus and Raj Thilak Rajan},
journal= {arXiv preprint arXiv:2207.05370},
year = {2024}
}