基于序贯单向到达时间的闭式联合定位与同步新方法
信号处理
2022-05-25 v3
摘要
对于存在时钟偏移和时钟斜率的移动用户节点(UN)，解决联合定位与同步(JLAS)问题是一项关键技术。现有利用来自锚节点(AN)广播信号的序贯单向到达时间(TOA)测量的迭代最大似然方法，在给定问题规模下需要一个良好的初始猜测，且计算复杂度随迭代次数增加而增长。本文提出一种新的闭式JLAS方法，称为CFJLAS，该方法在噪声较小时无需初始化即可一次性获得渐近最优解，且计算复杂度低。在对序贯TOA测量方程进行平方与差分后，我们设计两个中间变量对非线性问题重新参数化。由此，我们将问题转化为求解两个联立二次方程的简单问题。随后我们解析求解这些方程以获得原始闭式JLAS估计。最后，我们应用加权最小二乘(WLS)步骤优化该估计。我们推导了克拉美罗下界(CRLB)，分析了估计误差，并表明在小噪声条件下CFJLAS的估计精度达到CRLB。与复杂度还额外乘以迭代次数的传统迭代方法不同，新CFJLAS的复杂度仅由问题规模决定。二维场景中的仿真验证了在小噪声条件下，新CFJLAS方法在位置、速度、时钟偏移和时钟斜率上的估计精度均达到CRLB。与传统迭代方法相比，所提出的新CFJLAS方法无需初始化，在小噪声条件下获得最优解，且计算复杂度低。
引用
@article{arxiv.2102.00131,
title = {New Closed-form Joint Localization and Synchronization using Sequential One-way TOAs},
author = {Ningyan Guo and Sihao Zhao and Xiao-Ping Zhang and Zheng Yao and Xiaowei Cui and Mingquan Lu},
journal= {arXiv preprint arXiv:2102.00131},
year = {2022}
}