基于电磁传播建模的近场定位与姿态感知

无线网络上的定位与感知对许多新兴应用至关重要。然而，由于传统无线信道模型将用户设备（UE）过度简化为点目标，无法用于感知通常由空间朝向描述的 UE 姿态。本文基于电磁理论建立了全面的电磁传播建模（EPM）以精确建模近场信道。在无噪声情况下，EPM 模型建立了观测信号与 UE 位置和姿态的非线性函数依赖关系。为应对非线性耦合的困难，我们首先提出将距离域划分为三个区域，由所定义的相位模糊距离与间距约束距离分隔。然后，针对每个区域，我们以低复杂度获得联合位置与姿态估计的闭式解。接着，为研究随机噪声对联合估计性能的影响，推导了 Ziv-Zakai 界（ZZB）以得出有用见解。进一步给出了期望 Cramér-Rao 界（ECRB）以获得性能下界的简化闭式表达式。数值结果表明，所推导的 ZZB 能在所有信噪比（SNR）区间内准确预测估计器性能。更重要的是，我们在位置估计中达到了毫米级精度，在姿态估计中达到了 0.1 级精度。