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几何精度衰减因子对两种到达时间差算法定位精度的影响分析.docx
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几何精度衰减因子对两种到达时间差算法定位精度的影响分析.docx
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摘要
不同几何布局下 Chan 算法和 Taylor 算法的定位精度的对比及定位精度的克拉美罗下界(Cramér-
Rao lower bound,CRLB)的接近程度尚未得到分析验证,本文仿真了三维场景下几何精度衰减因
子(geometric dilution of precision,GDOP)对两种算法定位精度的影响,分析了影响差异的数
值计算原因。推导表明,两种算法的理论定位精度受 GDOP 值的影响相同,可以达到 CRLB。然而,
仿真结果显示,Chan 算法的实际定位精度容易在 CRLB 上方波动,Taylor 算法的实际定位精度则
稳定在 CRLB 附近;相同 GDOP 值下,Taylor 算法的实际定位精度优于 Chan 算法,Chan 算法
的实际定位精度随着 GDOP 值的增大逐渐偏离 CRLB。将 Chan 算法和 Taylor 算法结合,可以有
效提高 Chan 算法的实际定位精度。
Abstract
The comparison of the positioning accuracy of the Chan algorithm and the Taylor
algorithm in different geometric layouts and their approximations to the Cramér-Rao
lower bound (CRLB) have never been clarified.To address this issue, the influence of
Geometric Dilution of Precision (GDOP) in the three-dimensional scene on the
positioning accuracy of two algorithms is simulated, and the numerical calculation
reason of the difference is analyzed.It is theoretically proved that the positioning
accuracy of two algorithms is identically affected by a certain GDOP value, and the
same CRLB can be achieved. However, the simulation results show that the actual
positioning accuracy of Chan algorithm is easy to fluctuate above CRLB, and Taylor's
actual positioning accuracy is stationary at the CRLB. With the same GDOP value,
the actual positioning accuracy of Taylor algorithm is better than that of Chan
algorithm. With the increase of GDOP value, the actual positioning accuracy of Chan
algorithm gradually deviates from CRLB. With the help of Taylor algorithm, theactual
positioning accuracy of the Chan algorithm can be largely improved.
译
关键词
GDOP 值; Taylor 算法; Chan 算法; 克拉美罗下界; 定位精度
Keywords
GDOP value; Taylor algorithm; Chan algorithm; Cramér-Rao lower
bound; positioning accuracy
译
GDOP 最早应用于 GPS 定位中,文献[1]将其定义为“几何精度衰减因子”,即传感器相对于待测点
的几何布局对定位精度衰减作用的量化表达。在定位算法和提高定位精度的研究中,分析 GDOP
对定位结果的影响及其重要。国内外学者对 GDOP 进行了大量研究。Chaffee 等
[2]
分析了基于到达
时 间 (time of arrival , TOA) 的 伪 距 定 位 中 GDOP 与 定 位 精 度 理 论 下 界 CRLB(Cramér-Rao
lower bound)的关系;Yarlagadda 等
[3]
研究了多颗卫星 GDOP 的最小值和单颗卫星的 GDOP 贡
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