Positioning and sensing over wireless networks are imperative for many emerging applications. However, traditional wireless channel models cannot be used for sensing the attitude of the user equipment (UE), since they over-simplify the UE as a point target. In this paper, a comprehensive electromagnetic propagation modeling (EPM) based on electromagnetic theory is developed to precisely model the near-field channel. For the noise-free case, the EPM model establishes the non-linear functional dependence of observed signals on both the position and attitude of the UE. To address the difficulty in the non-linear coupling, we first propose to divide the distance domain into three regions, separated by the defined Phase ambiguity distance and Spacing constraint distance. Then, for each region, we obtain the closed-form solutions for joint position and attitude estimation with low complexity. Next, to investigate the impact of random noise on the joint estimation performance, the Ziv-Zakai bound (ZZB) is derived to yield useful insights. The expected Cram\'er-Rao bound (ECRB) is further provided to obtain the simplified closed-form expressions for the performance lower bounds. Our numerical results demonstrate that the derived ZZB can provide accurate predictions of the performance of estimators in all signal-to-noise ratio (SNR) regimes. More importantly, we achieve the millimeter-level accuracy in position estimation and attain the 0.1-level accuracy in attitude estimation.


翻译:针对新兴应用场景,无线网络定位与感知技术至关重要。然而传统无线信道模型将用户设备简化为点目标,无法实现姿态感知。本文基于电磁理论发展出完整的电磁传播建模方法,对近场信道进行精确建模。在无噪声情况下,该模型建立了观测信号与用户设备位置及姿态之间的非线性函数依赖关系。为克服非线性耦合难题,我们首先将距离域划分为三个区域,由定义的相位模糊距离和间距约束距离分隔。随后针对每个区域,提出低复杂度的联合位置与姿态估计闭式解。为探究随机噪声对联合估计性能的影响,推导了Ziv-Zakai界以获取关键见解,并进一步提出期望克拉美-罗界以得到性能下界的简化闭式表达式。数值结果表明,所推导的ZZB能在所有信噪比范围内准确预测估计器性能。更重要的是,我们的方法在位置估计中达到毫米级精度,姿态估计达到0.1度级精度。

0
下载
关闭预览

相关内容

FlowQA: Grasping Flow in History for Conversational Machine Comprehension
专知会员服务
34+阅读 · 2019年10月18日
Stabilizing Transformers for Reinforcement Learning
专知会员服务
60+阅读 · 2019年10月17日
《DeepGCNs: Making GCNs Go as Deep as CNNs》
专知会员服务
32+阅读 · 2019年10月17日
Keras François Chollet 《Deep Learning with Python 》, 386页pdf
专知会员服务
164+阅读 · 2019年10月12日
【SIGGRAPH2019】TensorFlow 2.0深度学习计算机图形学应用
专知会员服务
41+阅读 · 2019年10月9日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
18+阅读 · 2019年1月7日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29日
Hierarchical Imitation - Reinforcement Learning
CreateAMind
19+阅读 · 2018年5月25日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年3月15日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
From Softmax to Sparsemax-ICML16(1)
KingsGarden
74+阅读 · 2016年11月26日
国家自然科学基金
13+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
3+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
47+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
3+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2014年12月31日
VIP会员
最新内容
《通过小型无人机系统将情报能力“作战化”》
消耗优势:美军的“精确规模化”概念
专知会员服务
8+阅读 · 6月15日
《离线语言支持系统:面向空战战术决策》
专知会员服务
10+阅读 · 6月15日
相关资讯
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
18+阅读 · 2019年1月7日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29日
Hierarchical Imitation - Reinforcement Learning
CreateAMind
19+阅读 · 2018年5月25日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年3月15日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
From Softmax to Sparsemax-ICML16(1)
KingsGarden
74+阅读 · 2016年11月26日
相关基金
国家自然科学基金
13+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
3+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
47+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
3+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员