文獻(xiàn)標(biāo)識碼: A
DOI: 10.19358/j.issn.2096-5133.2020.11.011
引用格式: 林杰,,趙躍新,,劉鵬,等. 基于FTM和CSI的單站目標(biāo)跟蹤研究[J].信息技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)安全,,2020,,39(11):69-73,89.
0 引言
目標(biāo)跟蹤在態(tài)勢感知[1],、定位導(dǎo)航[2]等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用,,旨在通過觀測站采集的信息來估計(jì)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的位置和速度。觀測信息主要包括到達(dá)角(Angle of Arrival,,AoA),、到達(dá)時(shí)間(Time of Arrival,ToA)以及到達(dá)時(shí)間差(Time Difference of Arrival,,TDoA),。基于觀測信息實(shí)現(xiàn)目標(biāo)跟蹤通常需要多個(gè)觀測站同時(shí)進(jìn)行測量,,而利用單觀測站跟蹤運(yùn)動(dòng)目標(biāo)不僅避免了觀測站之間的同步問題,,還降低了對系統(tǒng)部署的要求,具有更廣的適用范圍,。
WiFi作為普及率高的無線通信技術(shù),,在定位跟蹤領(lǐng)域也取得了大量研究應(yīng)用,尤其是為單站目標(biāo)跟蹤提供了十分有利的條件,。一方面,,IEEE 802.11-2016標(biāo)準(zhǔn)定義了精細(xì)時(shí)間測量(Fine Time Measurement,F(xiàn)TM)協(xié)議[3],,可以實(shí)現(xiàn)高精度測量ToA,,并且該協(xié)議已經(jīng)在商業(yè)WiFi芯片中實(shí)現(xiàn),比如Intel 8260和高通IPQ4018,。另一方面,,信道狀態(tài)信息(Channel State Information,CSI)原本用于無線通信的調(diào)制解調(diào),近年來諸多研究將其用于精確估計(jì)AoA,,取得了良好的效果[4-5],,并且部分商業(yè)芯片也支持提取CSI,比如Intel 5300和Atheros AR9580,。因此,,利用WiFi設(shè)備提供的AoA和ToA觀測信息即可實(shí)現(xiàn)單站目標(biāo)跟蹤。
AoA-ToA目標(biāo)跟蹤的主要挑戰(zhàn)在于觀測量與目標(biāo)位置之間的非線性關(guān)系,。然而,,現(xiàn)有的非線性卡爾曼濾波算法很難同時(shí)滿足跟蹤精度高、計(jì)算復(fù)雜度低的要求[6-7],。對此,,本文提出了一種簡單有效的偏差補(bǔ)償卡爾曼濾波算法(Bias Compensation Kalman Filter,BCKF),。該算法首先通過對AoA和ToA觀測方程進(jìn)行偽線性化,,然后補(bǔ)償由偽線性化引起的估計(jì)偏差,實(shí)現(xiàn)更優(yōu)的跟蹤性能,。
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作者信息:
林 杰1,,2,趙躍新1,,劉 鵬1,,唐 磊3
(1.陸軍工程大學(xué) 指揮控制工程學(xué)院,江蘇 南京210007,;
2.解放軍32228部隊(duì)24分隊(duì),,福建 福州350000;3.解放軍32228部隊(duì)23分隊(duì),,福建 廈門361100)