×

使用声能测量的多源椭球定位。 (英语) Zbl 1459.94062号

摘要:本文利用集隶属度估计理论研究了基于声能测量的多源椭球定位问题。当测量噪声的概率密度函数未知但有界时,多声源定位是一个困难的问题,因为声能测量不仅是多声源的复杂非线性函数,而且多声源带来了高维状态估计问题。首先,当能量参数和源位置分别有界于一个区间和一个球时,在线解析地得到泰勒级数展开式的非线性剩余界。接下来,基于非线性测量函数的可分性,提出了一种有效的估计方法。它采用交替优化迭代算法解决多源定位问题,其中余数界需要在线已知。为此,我们首先解析地导出余数界。当能量衰减因子未知但有界时,基于区间数学提出了一种有效的估计方法。最后,数值算例验证了椭球定位算法在多源定位中的有效性。特别是,我们的结果表明,当噪声为非高斯噪声时,集员定位算法的性能优于EM定位算法。

MSC公司:

94甲13 信息与通信理论中的探测理论
93B30型 系统标识

软件:

YALMIP公司
PDF格式BibTeX公司 XML格式引用

参考文献:

[1] Bar-Shalm,Y.,《多目标多传感器跟踪:高级应用》(1990),Artech House:Artech House Norwood,MA
[2] Bar-Shalom,Y。;李,X。;Kirubarajan,T.,《应用于跟踪和导航的估算》(2001年),威利出版社:威利纽约
[3] Bertsekas,D.P.,非线性规划(1999),雅典娜科学:雅典娜科技贝尔蒙特·Zbl 1015.90077号
[4] Bertsekas,D.P。;Rhodes,I.B.,不确定性集合成员描述的递归状态估计,IEEE自动控制汇刊,16,117-128(1971)
[5] Bishop,A.N。;Fidan,B。;B.D.O.安德森。;多安赛,K。;Pathirana,P.N.,《传感器-目标定位几何的优化分析》,Automatica,46,3,479-492(2010)·Zbl 1194.93216号
[6] 博伊德,S。;Vandenberghe,L.,《凸优化》(2004),剑桥大学出版社·Zbl 1058.90049号
[7] Caiti,A。;加鲁利,A。;Livide,F。;Prattichizzo,D.,《利用浮动声浮标定位自主水下航行器:集合成员法》,IEEE海洋工程杂志,30,140-152(2005)
[8] Calafiore,G.,《使用集值非线性滤波器的可靠定位》,IEEE系统、人与控制论汇刊,A部分:系统与人,35,2,189-197(2005)
[9] Calafiore,G。;El Ghaoui,L.,不确定线性方程组和动力系统的椭球界,Automatica,40,5,773-787(2004)·兹比尔1050.93019
[10] 陈,J。;Dai,W。;沈,Y。;Lau,V.K.N。;Win,M.Z.,合作本地化的电源管理:博弈论方法,IEEE信号处理汇刊,64,246517-6532(2016)·Zbl 1414.94120号
[11] Chen,J.C。;哈德森·R·E。;Yao,K.,近场宽带信号的最大似然源定位和未知传感器位置估计,IEEE信号处理汇刊,50,8,1843-1854(2002)
[12] 郑龙;吴成东;张云洲;吴浩;李梦欣;Maple,Carsten,《无线传感器网络本地化调查》,《分布式传感器网络国际期刊》,8,12,1-12(2012)
[13] Durieu,C。;沃尔特·E。;Polyak,B.T.,多输入多输出椭球状态边界,优化理论与应用杂志,111,2,273-303(2001)·Zbl 1080.93656号
[14] 福勒,M.L。;Hu,X.,TDOA/FDOA估计的信号模型,IEEE航空航天和电子系统汇刊,44,41543-1550(2008)
[15] 加鲁利,A。;Vicino,A.,通过角度测量确定移动机器人的成员身份,IEEE机器人与自动化学报,17,450-463(2001)
[16] Han,C.-Y。;Kieffer,M。;Lambert,A.,《利用RSS测量进行信源定位的保证置信区表征》,《信号处理》,152,104-117(2017)
[17] Jaulin,L.,水下机器人定位和地图构建的非线性集员方法,IEEE机器人学报,2588-98(2009)
[18] Jaulin,L。;Kieffer,M。;Didrit,O。;Walter,E.,《应用区间分析:以参数和状态估计、鲁棒控制和机器人技术为例》(2001),Springer Science&Business Media·Zbl 1023.65037号
[19] Jaulin,L。;Kieffer,M。;沃尔特·E。;Meizel,D.,保证鲁棒非线性估计及其在机器人定位中的应用,IEEE系统、人与控制论汇刊,C部分(应用与评论),32,4,374-381(2002)
[20] Löfberg,J.,YALMIP:MATLAB中建模和优化的工具箱,CACSD会议论文集,3284-289(2004)
[21] Malanowski,M。;Kulpa,K.,《多基地无源雷达目标定位的两种方法》,IEEE航空航天和电子系统汇刊,48,1,572-580(2012)
[22] 毛,G。;Fidan,B.,《无线传感器网络的定位算法和策略》(2009),IGI Global
[23] Masazade,E。;纽·R。;瓦什尼,P.K。;Keskinoz,M.,无线传感器网络的能量感知迭代源定位,IEEE信号处理汇刊,58,9,4824-4835(2010)·Zbl 1392.94925号
[24] 梅伦,G。;Pachter,M。;Raquet,J.,《利用到达时间差测量确定发射器位置的封闭式解决方案》,IEEE航空航天和电子系统汇刊,39,3,1056-1058(2003)
[25] 孟繁琴;沈晓静;王志国;刘海奇;王俊峰;朱云民,利用声能测量进行多源椭球定位(2019)·Zbl 1459.94062号
[26] Meng,F.,Shen,X.,Wang,Z.,&Zhu,Y.(2017)。使用声能测量进行组员船多源定位。在第20届IEEE信息融合国际会议上。
[27] Meng,W。;Xiao,W.,《基于能量的声源定位方法:调查》,《传感器》,17,2,376(2017)
[28] Meng,W。;肖伟(Xiao,W.)。;Xie,L.,无线传感器网络中基于能量的多源定位的高效EM算法,IEEE仪器与测量学报,60,3,1017-1027(2011)
[29] 纽·R。;Blum,R.S。;瓦什尼,P.K。;Drozd,A.L.,非相干多输入多输出雷达系统中的目标定位和跟踪,IEEE航空航天和电子系统汇刊,48,2,1466-1489(2012)
[30] 纽·R。;Vempaty,A。;Varshney,P.K.,无线传感器网络中基于接收信号强度的定位,IEEE学报,106,6,1166-1182(2018)
[31] Piovana,G。;羞耻,I。;Fidanc,B。;布洛亚,F。;Andersond,B.D.O.,《相对传感网络的框架和定向定位》,Automatica,49,1,206-213(2013)·Zbl 1258.93012号
[32] 波利亚克,B.T。;Nazin,S.A。;Durieu,C。;Walter,E.,《模型不确定性下的椭球参数或状态估计》,Automatica,40,7,1171-1179(2004)·Zbl 1056.93063号
[33] Schweppe,F.C.,递归状态估计:未知但有界的误差和系统输入,IEEE自动控制汇刊,13,1,22-28(1968)
[34] 羞耻,我。;Fidan,B。;Anderson,B.D.O.,《噪声测量对多智能体自主编队定位影响的最小化》,Automatica,45,4,1058-1065(2009)·Zbl 1162.93307号
[35] 沈,X。;Zhu,Y。;Song,E。;Luo,Y.,基于多传感器和多算法融合的线性不确定动态系统欧氏状态估计误差最小化,IEEE信息理论汇刊,57,10,7131-7146(2011)·Zbl 1365.93110号
[36] 盛,X。;Hu,Y.H.,利用无线传感器网络的声能测量进行最大似然多源定位,IEEE信号处理汇刊,53,1,44-53(2005)·Zbl 1370.94349号
[37] Strumiło,P.,《声音本地化进展》(2011),InTech
[38] Theodor,Y。;动摇了,U。;de Souza,C.E.,稳健离散时间估计的博弈论方法,IEEE信号处理学报,42,1486-1495(1994)
[39] Vempaty,A。;Han,Y.S。;Varshney,P.K.,《使用纠错码在无线传感器网络中进行目标定位》,IEEE信息理论汇刊,60,1,697-712(2014)·Zbl 1364.94076号
[40] Vempaty,A。;Ozdemir,O。;阿格拉瓦尔,K。;陈,H。;Varshney,P.K.,《无线传感器网络的本地化:拜占庭和缓解技术》,IEEE信号处理汇刊,61,61495-1508(2013)·Zbl 1393.90043号
[41] 王,X。;Quost,B。;查佐特,J.-D。;Antoni,J.,《使用EM和证据EM算法估计数据和模型不确定性的多个声源》,机械系统和信号处理,66-67159-177(2016)
[42] 温,M.Z。;Dai,W。;沈,Y。;克里西科斯,G。;Vincent Poor,H.,高效定位和导航的网络运营策略,IEEE会议记录,106,7,1224-1254(2018)
[43] Witsenhausen,H.S.,给定扰动观测的线性系统的可能状态集,IEEE自动控制汇刊,13,5,556-558(1968)
[44] Wu,Y.I。;Wong,K.T.,通过两个无源锚节点进行声近场源放大,IEEE航空航天和电子系统汇刊,48,1,159-169(2012)
[45] 海泡石H。;连战,J。;Win,M.Z.,《无线网络中的合作定位》,IEEE会议录,92,2,427-450(2009)
[46] 于伟(Yu,W.)。;萨莫拉,E。;Soria,A.,《椭球slam:一种用于同时定位和映射的新型集成员方法》,《自治机器人》,40,125-137(2016)
[47] Zekavat,S.A。;Buehrer,R.M.,《职位定位手册:理论、实践和进展》(2011),John Wiley&Sons
[48] 张,X。;徐,L。;Xu,L.,使用降维MUSIC的MIMO雷达中的出发方向(DOD)和到达方向(DOA)估计,IEEE通信快报,14,12,1161-1163(2010)
[49] Zhu,Y.,《多传感器决策与估计融合》(2003),Kluwer学术出版社:Kluwer-学术出版社波士顿
此参考列表基于出版商或数字数学图书馆提供的信息。其项与zbMATH标识符进行启发式匹配,可能包含数据转换错误。在某些情况下,zbMATH Open的数据对这些数据进行了补充/增强。这试图尽可能准确地反映原始论文中列出的参考文献,而不要求完整或完全匹配。