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美国陆军研究实验室:算法可在GPS无法适用的环境中对人员与机器人进行定位
2018-10-10


[据军事嵌入网站2018107日报道]  美国陆军研究实验室(ARL)中的马里兰州科学家DELPHI发明了一种新的算法:用户可在全球定位系统(GPS)无法适用的环境中对人员与机器人进行定位。



据包括团队成员Gunjan
Verma
Fikadu Dagefu博士在内的研究人士表示,传统的定位方式运用了无线信号功率或信号延迟,这在障碍物数量极少的室外环境中也能良好运作,但在障碍物较多的环境中则与之相反。



ARL中的科学家已研发一种新技术,可用于确定射频信号源的到达方向(DoA),这是定位的基本发展因素。



Verma表示:“这项技术完美诠释了多重散射效应,与现有技术不同,它不需依据信号到达的相位或时间来预测DOA。也就是说,即使存在这样的封堵器:来自不同方向的信号在接收器捕获前就可将其分散,此项技术也可精确预测信号源的方向。”



Dagefu表示:“比如,敌方也许会毁坏GPS所需的基础设施(例如:卫星);又或许身处GPS信号无法穿透复杂的环境中(例如:建筑物内部),因为复杂而又混乱的环境会阻碍无线信号的直线传播。不但如此,尤其是在建筑物内部的障碍物大小比无线信号的波长大得多的时候,信号功率也会被削弱(衰减),信号流(也称多路径)也会发生变化。这样的话,无线信号便无法可靠地传送与定位有关的信息。



研究人员表示,其关键性发明是一种算法,这种算法可统计模拟RSS梯度,并对空间异常值与相关性进行调控。当信号极其嘈杂时,其估计量将会显示DoA不存在,而不是随意地预测一个错误的方向。此外,当显示DoA不存在时,这种算法还会预测信号的DoA与有关的不确定性。



除了完全不需要固定基础设施之外,这项技术也不需要先前的任何一份实验数据、有关环境的知识,以及多个天线或节点之间的事先校准。



一篇记录此项研究的期刊论文已发表于电气与电子工程师协会(IEEE)中的车辆技术交易版块中,在IEEE网站上可找到其早期版本。
(工业和信息化部电子第一研究所  李婕敏)



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