Métodos de localización del centro geométrico AOA-Cross tridimensional de baja complejidad a través de una red de múltiples UAV
Autores: Shi, Baihua; Li, Yifan; Wu, Guilu; Chen, Riqing; Yan, Shihao; Shu, Feng
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2023
Acceso abierto
Artículo científico
2023
Métodos de localización del centro geométrico AOA-Cross tridimensional de baja complejidad a través de una red de múltiples UAV
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Robótica
Palabras clave
ángulo de llegada
Emisor de señal inalámbrica
Vehículo aéreo no tripulado
Localización
Escenarios tridimensionales
Métodos basados en esferas inscritas
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
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Citaciones: Sin citaciones
El ángulo de llegada (AOA) se utiliza ampliamente para localizar un emisor de señal inalámbrica en la localización de vehículos aéreos no tripulados (UAV). En comparación con la intensidad de señal recibida (RSS) y el tiempo de llegada (TOA), el AOA tiene una mayor precisión y no es sensible a la sincronización temporal de los sensores distribuidos. Sin embargo, hay pocos trabajos que se centran en escenarios tridimensionales (3-D). Además, aunque el estimador de máxima verosimilitud (MLE) tiene un rendimiento relativamente alto, su complejidad computacional es ultra alta. Por lo tanto, es difícil emplearlo en aplicaciones prácticas. Este artículo propone dos métodos basados en el centro de la esfera inscrita para la posicionamiento 3-D AOA a través de múltiples UAV. El primer método podría estimar la posición de la fuente y el ruido de medición del ángulo al mismo tiempo al buscar el centro de una esfera inscrita, llamado CIS. Primero, cada sensor mide dos ángulos, el ángulo de acimut y el ángulo de elevación. Con base en eso, se construyen dos planos. Luego, los valores estimados de la posición de la fuente y el ruido del ángulo se logran buscando el centro y el radio de la esfera inscrita correspondiente. Eliminando la estimación del radio, nace el segundo algoritmo, llamado MSD-LS. No puede estimar el ruido del ángulo, pero tiene una menor complejidad computacional. El análisis teórico y los resultados de simulación muestran que los métodos propuestos podrían acercarse al límite inferior de Cramér-Rao (CRLB) y tienen una complejidad menor que el MLE.
Descripción
El ángulo de llegada (AOA) se utiliza ampliamente para localizar un emisor de señal inalámbrica en la localización de vehículos aéreos no tripulados (UAV). En comparación con la intensidad de señal recibida (RSS) y el tiempo de llegada (TOA), el AOA tiene una mayor precisión y no es sensible a la sincronización temporal de los sensores distribuidos. Sin embargo, hay pocos trabajos que se centran en escenarios tridimensionales (3-D). Además, aunque el estimador de máxima verosimilitud (MLE) tiene un rendimiento relativamente alto, su complejidad computacional es ultra alta. Por lo tanto, es difícil emplearlo en aplicaciones prácticas. Este artículo propone dos métodos basados en el centro de la esfera inscrita para la posicionamiento 3-D AOA a través de múltiples UAV. El primer método podría estimar la posición de la fuente y el ruido de medición del ángulo al mismo tiempo al buscar el centro de una esfera inscrita, llamado CIS. Primero, cada sensor mide dos ángulos, el ángulo de acimut y el ángulo de elevación. Con base en eso, se construyen dos planos. Luego, los valores estimados de la posición de la fuente y el ruido del ángulo se logran buscando el centro y el radio de la esfera inscrita correspondiente. Eliminando la estimación del radio, nace el segundo algoritmo, llamado MSD-LS. No puede estimar el ruido del ángulo, pero tiene una menor complejidad computacional. El análisis teórico y los resultados de simulación muestran que los métodos propuestos podrían acercarse al límite inferior de Cramér-Rao (CRLB) y tienen una complejidad menor que el MLE.