利用海面传感器网络的协同定位技术

徐卫明; 殷晓冬; 王春瑞

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利用海面传感器网络的协同定位技术

徐卫明, 殷晓冬, 王春瑞

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徐卫明, 殷晓冬, 王春瑞. 利用海面传感器网络的协同定位技术[J]. 武汉大学学报 ● 信息科学版, 2009, 34(12): 1415-1418.

引用本文:

徐卫明, 殷晓冬, 王春瑞. 利用海面传感器网络的协同定位技术[J]. 武汉大学学报 ● 信息科学版, 2009, 34(12): 1415-1418.

XU Weiming, YIN Xiaodong, WANG Chunrui. Cooperative Positioning Technology with Sea-Surface Wireless Sensor Networks[J]. Geomatics and Information Science of Wuhan University, 2009, 34(12): 1415-1418.

Citation:

XU Weiming, YIN Xiaodong, WANG Chunrui. Cooperative Positioning Technology with Sea-Surface Wireless Sensor Networks[J]. Geomatics and Information Science of Wuhan University, 2009, 34(12): 1415-1418.

利用海面传感器网络的协同定位技术

¹大连舰艇学院海测工程系,大连市解放路667号116018;²92292部队,胶南市266405

基金项目: 国家自然科学基金资助项目(60532070)

详细信息

作者简介:
徐卫明,博士。现主要从事海道测量信息处理、通信、定位技术研究。

中图分类号: P246.2;P229.2

Cooperative Positioning Technology with Sea-Surface Wireless Sensor Networks

¹Department of Hydrography and Cartography,Dalian Naval Academy,667 Jiefang Road,Dalian 116018,China;²Unit 92292,Jiaonan 266405,China

Funds: 国家自然科学基金资助项目(60532070)

摘要: 在定位基准受限海域,为满足船只对飞行器精密定位的需求,提出了一种利用海面无线传感器网络协同对飞行器定位的技术。给出了协同定位的数学模型,引入双向不等时漂的时间同步方法(two-way timingwith unequal time drift,TWT-UTD),解决了因忽略时钟漂移导致的低同步精度问题。Monte Carlo仿真表明,通过优化定位精度因子,协同定位的精度优于常用的3坐标雷达跟踪精度;与无时漂往返校时技术相比,TWT-UTD同步精度提高了20%以上,将等效测距误差减小了3 m。
- 海面无线传感器网络 /
- 协同定位 /
- 到达时间 /
- 时间同步
Abstract: To satisfy the requirement of precise positioning and tracking for flying vehicle(FV) in times of exterior location datums(like GPS) outages or in these datums denied sea areas,a cooperative positioning technique(CPT) for the FV is proposed.First,the time of arrival(TOA)-based cooperative positioning algorithm(CPA) is presented after building station Cartesian coordinate system for cooperative positioning.Second,time synchronization among the nodes is crucial to guarantee CPT.Taking a single-hop S2WSN as an example,the problem of low synchronization precision,which is caused by ignoring unequal reply time in conventional round-trip timing(RTT) method in joint tactical information distribution system(JTIDS),is resolved by two-way timing with unequal reply time(TWT-UTD).Finally,a conceptual numerical simulation system is designed to verify the effectiveness of the proposed methods by Monte Carlo simulation over 1 000 runs.The simulation results show that the absolute bias of the FV tracking by the proposed CPA is superior to that of the conventional single ship-based relative positioning method through optimizing the position dilution of precision among the sea-surface nodes and the FV.Meanwhile,compared with the RTT method in JTIDS,the synchronization precision is increased by more than 20% via TWT-UTD method whilst the equivalent ranging error being reduced by 3 m.
- sea-surface wireless sensor networks /
- cooperative positioning /
- time of arrival(TOA) /
- time synchronization

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利用海面传感器网络的协同定位技术

¹大连舰艇学院海测工程系,大连市解放路667号116018;²92292部队,胶南市266405

基金项目: 国家自然科学基金资助项目(60532070)

作者简介:
徐卫明,博士。现主要从事海道测量信息处理、通信、定位技术研究。

收稿日期: 2009-10-15
修回日期: 2009-10-15
刊出日期: 2009-12-05

中图分类号: P246.2;P229.2

关键词:

摘要: 在定位基准受限海域,为满足船只对飞行器精密定位的需求,提出了一种利用海面无线传感器网络协同对飞行器定位的技术。给出了协同定位的数学模型,引入双向不等时漂的时间同步方法(two-way timingwith unequal time drift,TWT-UTD),解决了因忽略时钟漂移导致的低同步精度问题。Monte Carlo仿真表明,通过优化定位精度因子,协同定位的精度优于常用的3坐标雷达跟踪精度;与无时漂往返校时技术相比,TWT-UTD同步精度提高了20%以上,将等效测距误差减小了3 m。

English Abstract

Cooperative Positioning Technology with Sea-Surface Wireless Sensor Networks

¹Department of Hydrography and Cartography,Dalian Naval Academy,667 Jiefang Road,Dalian 116018,China;²Unit 92292,Jiaonan 266405,China

Funds: 国家自然科学基金资助项目(60532070)

Received Date: 2009-10-15
Rev Recd Date: 2009-10-15
Publish Date: 2009-12-05

Keywords:

Abstract: To satisfy the requirement of precise positioning and tracking for flying vehicle(FV) in times of exterior location datums(like GPS) outages or in these datums denied sea areas,a cooperative positioning technique(CPT) for the FV is proposed.First,the time of arrival(TOA)-based cooperative positioning algorithm(CPA) is presented after building station Cartesian coordinate system for cooperative positioning.Second,time synchronization among the nodes is crucial to guarantee CPT.Taking a single-hop S2WSN as an example,the problem of low synchronization precision,which is caused by ignoring unequal reply time in conventional round-trip timing(RTT) method in joint tactical information distribution system(JTIDS),is resolved by two-way timing with unequal reply time(TWT-UTD).Finally,a conceptual numerical simulation system is designed to verify the effectiveness of the proposed methods by Monte Carlo simulation over 1 000 runs.The simulation results show that the absolute bias of the FV tracking by the proposed CPA is superior to that of the conventional single ship-based relative positioning method through optimizing the position dilution of precision among the sea-surface nodes and the FV.Meanwhile,compared with the RTT method in JTIDS,the synchronization precision is increased by more than 20% via TWT-UTD method whilst the equivalent ranging error being reduced by 3 m.

徐卫明, 殷晓冬, 王春瑞. 利用海面传感器网络的协同定位技术[J]. 武汉大学学报 ● 信息科学版, 2009, 34(12): 1415-1418.

引用本文:

徐卫明, 殷晓冬, 王春瑞. 利用海面传感器网络的协同定位技术[J]. 武汉大学学报 ● 信息科学版, 2009, 34(12): 1415-1418.

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