基于大规模天线阵列的高精度网络定位

The large-scale antenna array can significantly improve the accuracy of the time-of-arrival (TOA) and angle-of-arrival (AOA) estimation, which has a great potential for improving the localization performance of wireless networks. However, the TOA and AOA estimation accuracy is affected by the multipath propagation in complex environments, and there is an urgent need to quantify the multipath effect on localization performance. Furthermore, the larger array scale also poses a heavy communication overhead, and hence there is another important issue on how to improve the efficiency of large-scale array localization...This project focuses on the theory and algorithms for high-accuracy localization using large-scale antenna arrays. First, we will establish a theoretical framework for localization networks with large-scale antenna arrays under both multi-path and resource limitation cases. Then, we will quantify the relationship between the localization accuracy and the network parameters. Based on the theoretical results, we will develop efficient algorithms based on the techniques such as direct position determination, beamspace and single-anchor passive localization for different localization scenarios. Moreover, we will build a hardware platform to evaluate the performance of the proposed algorithms. The results of this project will provide insights into the design and analysis of high-accuracy and low-latency localization in complex propagation environments.

基于大规模天线阵列的定位网络凭借高空间分辨力，能显著提高无线信号测角测距的精度，因此具有实现高精度定位的潜力。然而，在复杂的传播环境下因受多径信号的干扰，大规模天线阵列测角测距性能大幅下降。现有工作缺乏对多径信号如何影响定位性能机理的研究，因而难以有效指导高精度定位算法的设计。此外，天线数量的急剧上升加重了定位网络的通信负担。因此，如何在有限资源下实现高精度低时延定位，也是亟待解决的重要问题。.本课题拟研究基于大规模天线阵列的高精度网络定位机理与算法。首先，建立大规模天线阵列网络定位的理论框架，确立在多径环境和资源受限下的定位性能极限。然后，分析定位精度和网络参数之间的定量关系，并设计基于直接定位、波束空间、单基站侦听等技术的高效网络定位算法。最后，本课题也将通过实验验证所提出的基于单基站侦听定位方案。课题的研究成果能为复杂环境下高精度网络定位的设计提供理论指导和性能参考。

基于大规模天线阵列的定位网络凭借高空间分辨力，能显著提高无线信号测角测距的精度，因此具有实现高精度定位的潜力。然而，在复杂的传播环境下因受多径信号的干扰，大规模天线阵列测角测距性能大幅下降。现有工作缺乏对多径信号如何影响定位性能机理的研究，因而难以有效指导高精度定位算法的设计。此外，天线数量的急剧上升加重了定位网络的通信负担。因此，如何在有限资源下实现高精度低时延定位，是亟待解决的重要问题。..本课题研究基于大规模天线阵列的高精度网络定位机理与算法。首先，建立大规模天线阵列网络定位的理论框架，确立在多径环境和资源受限下的定位性能极限。然后，分析定位精度和网络参数之间的定量关系，并设计基于直接定位、波束空间、单基站侦听等技术的高效网络定位算法。最后，本课题通过实际系统验证所提出的基于天线阵列的高精度定位方案。课题的研究成果可以为复杂环境下高精度网络定位的设计提供理论指导和性能参考。研究成果在领域内顶级期刊和国际会议上共发表62篇，申请国家发明专利技术6项，其中已授权3项。本项目实施过程中同步进行人才培养，包括出站博士后1名、毕业博士3名、毕业硕士1名。