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单基站基于波达角度的刚体位置姿态最大似然估计

姚晓峰 吴圣兰 周彪 庞敏

姚晓峰, 吴圣兰, 周彪, 庞敏. 单基站基于波达角度的刚体位置姿态最大似然估计[J]. 全球定位系统, 2020, 45(6): 107-114. doi: 10.13442/j.gnss.1008-9268.2020.06.016
引用本文: 姚晓峰, 吴圣兰, 周彪, 庞敏. 单基站基于波达角度的刚体位置姿态最大似然估计[J]. 全球定位系统, 2020, 45(6): 107-114. doi: 10.13442/j.gnss.1008-9268.2020.06.016
YAO Xiaofeng, WU Shenglan, ZHOU Biao, PANG Min. Maximum likelihood estimators for rigid body localization using DOA measurement[J]. GNSS World of China, 2020, 45(6): 107-114. doi: 10.13442/j.gnss.1008-9268.2020.06.016
Citation: YAO Xiaofeng, WU Shenglan, ZHOU Biao, PANG Min. Maximum likelihood estimators for rigid body localization using DOA measurement[J]. GNSS World of China, 2020, 45(6): 107-114. doi: 10.13442/j.gnss.1008-9268.2020.06.016

单基站基于波达角度的刚体位置姿态最大似然估计

doi: 10.13442/j.gnss.1008-9268.2020.06.016
基金项目: 

国家自然科学基金青年科学基金(61703185); 江苏省物联网应用技术重点建设实验室开放课题基金(18WXWL08)

详细信息
    作者简介:

    姚晓峰(1974-),男,硕士,讲师,主要研究方向为卫星定位追踪,人工智能与模式识别,无线射频识别技术.

    吴圣兰(1995-),女,硕士研究生,主要研究方向为卫星无源定位,刚体定位.

    周彪(1989-),男,博士,副教授,主要研究方向为非合作目标卫星无源定位算法,刚体定位测姿.

    通讯作者:

    周彪 E-mail:zhoubiao@jiangnan.edu.cn

  • 中图分类号: TP242

Maximum likelihood estimators for rigid body localization using DOA measurement

  • 摘要: 针对刚体定位同时估计目标的位置和姿态信息的问题,研究了在三维空间中利用单基站进行刚体定位(RBL)的框架.该框架采用单个基站对安装在刚性目标表面的小规模无线传感器信号的波达方向进行测量,并将其与传感器拓扑信息融合,提出了两种用于RBL的最大似然估计算子.利用改进的高斯-牛顿算法对旋转矩阵和平移向量的最大似然估计算子进行优化估计,解算出了目标物体的三维位置和姿态.仿真结果表明,文中提出的最大似然算子可以接近理论克拉美罗下限,并且在收敛成功率和运算成本方面具有较为出色的性能.

     

  • [1] FEATHERSTONE R.Robot dynamics algorithms[M].Kulwer,1987.
    [2] 赵祚喜,宋俊文,谈婷,等.一种全站仪免置平实现的刚体六自由度测量方法[J].机械工程学报,2019,55(24):28-36.
    [3] MARKLEY F L,CRASSIDIS J L.Fundamentals of spacecraft orientation determination and control[M].Springer New York,2014.
    [4] 孙海文,欧阳中辉,王彦.一种改进的基于GPS某型舰船姿态解算算法[J].舰船科学技术,2015(12):117-122.
    [5] SAUER J,ELMAR S.A constraint-based approach to rigid body dynamics for virtual reality applications[C]//Proceeding of the ACM Symposium on Virtual Reality Software and Technology,1998:153-162.DOI: 10.1145/293701.293721.
    [6] 代桃高,宫帅帅,魏明,等.一种GNSS双天线姿态确定及点位标定方法研究[J].全球定位系统,2019,44(6):110-115.
    [7] SIMANEK J,REINSTEIN M,KUBELKA V.Evaluation of the EKF-Based estimation architectures for data fusion in mobile robots[J].IEEE/ASME transaction on mechatronics,2014,20(2):985-990.DOI: 10.1109/TMECH.2014.2311416.
    [8] 陈允约,刘智敏.GPS罗经测姿方法与展望[J].全球定位系统,2013,38(1):67-72.
    [9] 刘志俭,赵健康.基于几何约束的GPS测姿系统的原理和实验[J].全球定位系统,2003(3):14-18.
    [10] 邱志强,陆宏伟,于起峰.基于图像的三维刚体运动估计算法比较[J].光学技术,2004,30(1)109-112.
    [11] CHEPURI S P,LEUS G,VEEN A G V D.Position and orientation estimation of a rigid body:Rigid body localization[C]//2013 IEEE International Conference on Acoustics,Speech and Signal Processing.2013:5185-5189.DOI: 10.1109/ICASSP.2013.6638651.
    [12] CHEPURIS P, LEUS G,VEEN A G V D.Rigid body localization using sensor networks[J].IEEE transactions on signal processing,2014,62(18):4911-4924.DOI: 10.1109/TSP.2014.2336621.
    [13] 范迪,林自豪.基于多重信号分类的空间谱估计算法研究[J].中国无线电,2018(6):49-51.
    [14] 任生凯,刘尚钞,王开斌,等.相干信源DOA估计的一种改进空间谱估计算法[J].航天电子对抗,2019,35(1):40-43,48.
    [15] MESTRE X,LAGUNAS M Á,Modified subspace algorithms for DoA estimation with large arrays[J].IEEE transactions on signal processing,2008,56(2):598-614.DOI: 10.1109/TSP.2007.907884.
    [16] 严尔军,张强.基于多维尺度法和卡尔曼滤波的机器人传感器网络跟踪定位[J].中国工程机械学报,2018,16(6):486-491.
    [17] ZHOU B,AI L,DONG X,et al.DoA-Based rigid body localization adopting single base station[J].IEEE communications letters,2019,23(3):494-497.DOI: 10.1109/LCOMM.2019.2892738.
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出版历程
  • 收稿日期:  2020-07-20
  • 网络出版日期:  2021-04-09

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