通信高精度定位理论与技术丛书基于加权多维标度的无线信号定位理论与方法

第1部分 基础知识篇
第1章 绪论 1
1．1 无线信号定位技术简述 1
1．2 基于多维标度原理的无线信号定位技术研究现状概述 3
1．3 本书的内容结构安排 5
第2章 数学预备知识 7
2．1 数学符号表 7
2．2 关于矩阵理论的预备知识 8
2．2．1 矩阵求逆计算公式 8
2．2．2 Moore-Penrose广义逆矩阵和正交投影矩阵 10
2．2．3 矩阵Kronecker积和矩阵向量化运算 12
2．2．4 矩阵奇异值分解 14
2．2．5 一个重要的矩阵等式 15
2．2．6 标量函数的梯度向量和向量函数的Jacobian矩阵 16
2．3 关于拉格朗日乘子法的预备知识 17
2．4 关于矩阵扰动分析的预备知识 21
2．5 关于估计器误差分析的预备知识 23
2．5．1 无等式约束情形下的一阶误差分析 23
2．5．2 含有等式约束情形下的一阶误差分析 25
第3章 无线信号定位统计性能分析 27
3．1 定位克拉美罗界 27
3．1．1 传感器位置精确已知条件下的单个辐射源定位 27
3．1．2 传感器位置误差存在条件下的单个辐射源定位 28
3．1．3 传感器位置误差存在条件下的多辐射源协同定位 29
3．1．4 校正源和传感器位置误差存在条件下的单个辐射源
定位 32
3．2 定位成功概率 34
3．3 定位误差椭圆 37
3．4 定位误差概率圆环 42
第2部分 基本定位方法篇
第4章 基于TOA观测信息的加权多维标度定位方法 46
4．1 TOA观测模型与问题描述 46
4．2 基于加权多维标度的定位方法1 47
4．2．1 标量积矩阵的构造 47
4．2．2 一个重要的关系式 49
4．2．3 定位原理与方法 50
4．2．4 理论性能分析 53
4．2．5 仿真实验 54
4．3 基于加权多维标度的定位方法2 58
4．3．1 标量积矩阵的构造 58
4．3．2 一个重要的关系式 60
4．3．3 定位原理与方法 60
4．3．4 理论性能分析 63
4．3．5 仿真实验 65
第5章 基于TDOA观测信息的加权多维标度定位方法 69
5．1 TDOA观测模型与问题描述 69
5．2 基于加权多维标度的定位方法1 70
5．2．1 标量积矩阵的构造 70
5．2．2 一个重要的关系式 72
5．2．3 定位原理与方法 74
5．2．4 理论性能分析 84
5．2．5 仿真实验 88
5．3 基于加权多维标度的定位方法2 93
5．3．1 标量积矩阵的构造 93
5．3．2 一个重要的关系式 95
5．3．3 定位原理与方法 96
5．3．4 理论性能分析 102
5．3．5 仿真实验 102
第6章 基于RSS观测信息的加权多维标度定位方法 107
6．1 RSS观测模型与问题描述 107
6．2 距离平方的无偏估计值 108
6．3 基于加权多维标度的定位方法1 111
6．3．1 标量积矩阵的构造 111
6．3．2 一个重要的关系式 112
6．3．3 定位原理与方法 112
6．3．4 理论性能分析 114
6．3．5 仿真实验 116
6．4 基于加权多维标度的定位方法2 120
6．4．1 标量积矩阵的构造 120
6．4．2 一个重要的关系式 122
6．4．3 定位原理与方法 122
6．4．4 理论性能分析 125
6．4．5 仿真实验 126
第7章 基于TOA/FOA观测信息的加权多维标度定位方法 132
7．1 TOA/FOA观测模型与问题描述 132
7．2 基于加权多维标度的定位方法1 134
7．2．1 标量积矩阵的构造 134
7．2．2 两个重要的关系式 135
7．2．3 定位原理与方法 136
7．2．4 理论性能分析 140
7．2．5 仿真实验 142
7．3 基于加权多维标度的定位方法2 146
7．3．1 标量积矩阵的构造 146
7．3．2 两个重要的关系式 149
7．3．3 定位原理与方法 150
7．3．4 理论性能分析 154
7．3．5 仿真实验 156
第8章 基于TDOA/FDOA观测信息的加权多维标度定位方法 161
8．1 TDOA/FDOA观测模型与问题描述 161
8．2 基于加权多维标度的定位方法1 163
8．2．1 标量积矩阵的构造 163
8．2．2 两个重要的关系式 165
8．2．3 定位原理与方法 166
8．2．4 理论性能分析 178
8．2．5 仿真实验 184
8．3 基于加权多维标度的定位方法2 190
8．3．1 标量积矩阵的构造 190
8．3．2 两个重要的关系式 193
8．3．3 定位原理与方法 194
8．3．4 理论性能分析 203
8．3．5 仿真实验 203
第3部分 拓展定位方法篇
第9章 传感器位置误差存在条件下基于TOA观测信息的加权多维标度
定位方法 210
9．1 TOA观测模型与问题描述 210
9．2 传感器位置误差存在条件下基于加权多维标度的定位方法1 212
9．2．1 基础结论 212
9．2．2 传感器位置误差的影响 214
9．2．3 定位原理与方法 217
9．2．4 理论性能分析 218
9．2．5 仿真实验 220
9．3 传感器位置误差存在条件下基于加权多维标度的定位方法2 225
9．3．1 基础结论 225
9．3．2 传感器位置误差的影响 228
9．3．3 定位原理与方法 232
9．3．4 理论性能分析 234
9．3．5 仿真实验 236
第10章 传感器位置误差存在条件下基于TDOA观测信息的加权
多维标度定位方法 242
10．1 TDOA观测模型与问题描述 242
10．2 传感器位置误差存在条件下基于加权多维标度的定位方法1 244
10．2．1 基础结论 244
10．2．2 传感器位置误差的影响 247
10．2．3 定位原理与方法 253
10．2．4 理论性能分析 259
10．2．5 仿真实验 265
10．3 传感器位置误差存在条件下基于加权多维标度的定位方法2 272
10．3．1 基础结论 272
10．3．2 传感器位置误差的影响 275
10．3．3 定位原理与方法 277
10．3．4 理论性能分析 279
10．3．5 仿真实验 280
第11章 基于TOA/FOA观测信息的多不相关源加权多维标度
定位方法 287
11．1 TOA/FOA观测模型与问题描述 287
11．2 基于加权多维标度的多辐射源协同定位方法1 290
11．2．1 标量积矩阵及其对应的关系式 290
11．2．2 定位原理与方法 291
11．2．3 理论性能分析 300
11．2．4 仿真实验 303
11．3 基于加权多维标度的多辐射源协同定位方法2 310
11．3．1 标量积矩阵及其对应的关系式 310
11．3．2 定位原理与方法 313
11．3．3 理论性能分析 323
11．3．4 仿真实验 326
第12章 校正源存在条件下基于TDOA观测信息的加权多维标度
定位方法 333
12．1 TDOA观测模型与问题描述 333
12．1．1 针对辐射源的观测模型 333
12．1．2 针对校正源的观测模型 334
12．2 步骤a――提高传感器位置向量的估计精度 335
12．2．1 标量积矩阵及其对应的关系式 335
12．2．2 定位原理与方法 336
12．2．3 理论性能分析 342
12．3 步骤b――对辐射源进行定位 344
12．3．1 标量积矩阵及其对应的关系式 344
12．3．2 定位原理与方法 345
12．3．3 理论性能分析 352
12．4 仿真实验 355
第13章 面向无线传感网节点定位的加权多维标度TOA定位方法 361
13．1 TOA观测模型与问题描述 361
13．2 标量积矩阵的构造 363
13．3 一个重要的关系式 365
13．4 定位原理与方法 366
13．4．1 一阶误差扰动分析 367
13．4．2 定位优化模型及其求解方法 368
13．5 理论性能分析 370
13．6 仿真实验 372
第14章 面向无线传感网节点定位的加权多维标度RSS定位方法 377
14．1 RSS观测模型与问题描述 377
14．2 距离平方的无偏估计值 379
14．3 标量积矩阵及其对应的关系式 381
14．4 定位原理与方法 382
14．4．1 一阶误差扰动分析 382
14．4．2 定位优化模型及其求解方法 384
14．5 理论性能分析 386
14．6 仿真实验 388
附录A 393
附录B 396
附录C 400
附录D 402
附录E 406
附录F 413
附录G 417
附录H 425
附录I 434
附录J 437
附录K 438
参考文献 439