文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)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(shì)感知[1],、定位導(dǎo)航[2]等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用,旨在通過(guò)觀測(cè)站采集的信息來(lái)估計(jì)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的位置和速度,。觀測(cè)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)?;谟^測(cè)信息實(shí)現(xiàn)目標(biāo)跟蹤通常需要多個(gè)觀測(cè)站同時(shí)進(jìn)行測(cè)量,,而利用單觀測(cè)站跟蹤運(yùn)動(dòng)目標(biāo)不僅避免了觀測(cè)站之間的同步問(wèn)題,還降低了對(duì)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(wú)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(cè)量(Fine Time Measurement,,F(xiàn)TM)協(xié)議[3],,可以實(shí)現(xiàn)高精度測(cè)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(wú)線通信的調(diào)制解調(diào),,近年來(lái)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(cè)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(cè)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(duì)此,,本文提出了一種簡(jiǎn)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(guò)對(duì)AoA和ToA觀測(cè)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(mén)361100)