نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 کارشناس ارشد مهندسی مخابرات، دانشگاه صنعتی مالک اشتر، پژوهشکده سخت افزار و رایانه

2 ارشناس مهندسی مخابرات، دانشگاه صنعتی مالک اشتر، پژوهشکده سخت افزار و رایانه

چکیده

الگوریتم گرادیان نزولی در موقعیت یابی به عنوان یک روش تکرار شونده و بر اساس TDOA مورد استفاده قرار می گیرد. این الگوریتم در مختصات کارتزینی طراحی شده است. با توجه به اینکه مختصات منابع عمدتا به صورت طول و عرض جغرافیایی است، تبدیل آن، به مختصات کارتزینی با خطا همراه است. از طرفی این الگوریتم در مختصات WGS84، نیازمند تکرارهای متوالی برای رسیدن به جواب مطلوب است. در این مقاله، ضمن اینکه الگوریتم گرادیان نزولی در مختصات WGS84 طراحی شده است، عملکرد این الگوریتم از لحاظ میزان خطا و نیز تعداد تکرارهای مورد نیاز برای دستیابی به دقت مورد نظر، در مختصات کارتزین و در مختصات WGS84 با یکدیگر مقایسه می شود. در ادامه با ترکیب این دو دستگاه مختصات، روشی برای کاهش تکرارها و کاهش زمان اتلافی برای این الگوریتم پیشنهاد می شود. سپس میزان خطای متوسط ریشه مربعی در همه این روش ها با یکدیگر مقایسه می شود.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

Modified Steepest Decent algorithm for ground launch positioning in WGS84 coordinates

نویسندگان [English]

  • Somayeh Nafar 1
  • E Yavari 2

چکیده [English]

In positioning, Gradient Steepest Decent algorithm is used as an iterative method and based on TDOA. This algorithm is designed in the Cartesian coordinates. Given that resources are mainly in the form of latitude and longitude coordinates, Its conversion to Cartesian coordinates is in error. On the other hand, this algorithm requires much number of iterations to convergence towards the desired response, in WGS84 coordinates. In this paper, therewith that the Gradient Steepest Descent algorithm is designed in WGS84 coordinates, performance of this algorithm in terms of error rate and the number of iterations required to achieve the desired accuracy are compared in Cartesian and WGS84 coordinates. Then a way to reduce the iterations and decrease the waste of time is proposed in combination of two coordinates. The root mean square errors of all these methods are compared with each other.

کلیدواژه‌ها [English]

  • positioning
  • Gradient
  • TDOA
  • WGS84

 [1] Cheung, K.W., So, H.C., Ma, W.K. and Chan, Y.T., “Least Squares Algorithms for Time-of-Arrival Based Mobile Location”, IEEE Trans. Signal Process., Vol.52, No.4, pp.1121–1130, April 2004.

[2] Foy, W. H., “"Position-location Solutions by Taylor-series Estimation”, IEEE Trans. Aerosp. Elecctron. Syst., Vol.12, pp.187–194, Mar. 1976.

[3] Chan, Y. T., Hang, H. Y. C. and Ching, P. C., “Exact and Approximate Maximum Likelihood Localization Algorithms”, IEEE Trans. Vehicular Technology, Vol.55, No.1, pp.10–16, Jan. 2006.

[4] Najar, M., Vidal, J., “Kalman Tracking Based on TDOA for UMTS Mobile Location”, IEEE International Symp. Personal, Indoor & Mobile Radio Communications, Vol.1, pp.45-49, 2001

[5] Lee, C. O., Boyce, Jr., Sherman C. Lo, J. David Powell, Per, K., “Analysis of Noise and Cycle Selection in a Loran Receiver "Proceedings of the 35th Annual Convention and Technical Symposium of the International Loran Association, pp.1-11, October, 2006.

[6] Jahshan, A. Bhatti, Todd E. Humphreys, Development and Demonstration of a TDOA-Based GNSS Interference Signal Localization System", IEEE/ION Position Location and Navigation Symposium (PLANS), pp.1-8, 2012.

[7] Lo, S., “The Loran Integrity Performance Panel”, Proceedings of the 31st Annual International Loran Association Meeting, Oct. 2002.

[8] Lee, S. C., Lee, W. R., You, K. H., “TDOA Based UAV Localization using Dual-EKF Algorithm”, International Journal of Control and. Automation”, Vol.2, No.4, December 2009.

[9] Shen, G., Zetik, R., Thomä, R. S., “Performance Comparison of TOA and TDOA Based Location Estimation Algorithms in LOS Environment”, IEEE Proceedings of the 5th Workshop on Positioning, Navigation and Communication, 2008.

[10] Yong, S. J., “Design and Implementation of. Embedded GPS System”, Computer Science and Automation Engineering (CSAE), IEEE International, may 2012.

[11] Christl, M., “Location-Aware Environmental Monitoring For Mobile Workers", Master's Thesis, Computer Science - Commercial Information Technology, 2008.

[12] ZHANG, G. L., Tan, Z., “A new TDOA Algorithm Based on Taylor Series Expansion in Cellular Networks”, Front. Electr. Electron. Eng. China, pp.40-43, 2008.

[13] Osler, J. T., “Taylor’s Series Generalized for Fractional Derivative and Applications”, SIAM J. Math. Anal. Vol.2. No.1, pp.37-48, February 1971.

[14] Mosavi, M. R., Azarshahi, S., Emamgholipour, I., Abedi, A. A., “Least Squares Techniques for GPS Receivers Positioning Filter using Pseudo-Range and Carrier Phase Measurements”, Iranian Journal of  Electrical & Electronic Engineering, Vol.10, No.1, pp.18–26, March 2014.

[15] Drake, S. P. “Converting GPS Coordinates (ϕλh) to Navigation Coordinates”, DSTO Electronics and Surveillance Research Laboratory, April, 2002.

[16] Rengarajan M. and Anitha, Dr. G., “Algorithm Development and Testing of Low Cost Waypoint Navigation System”, ESTIJ, Vol.3, No.2, pp. 411-415, April 2013.

[17] Lawrence, N. P., Hansen, H. J. and Abbott, D., “3-D low Earth Orbit Vector Estimation of Faraday Rotation and Path Delay”,  IEEE Access, Vol.3, 2015.

[18] Hargreaves, C., “ASF Measurement and Processing Techniques, to Allow Harbour Navigation at High Accuracy with eLoran”, MSc Dissertation, University of Nottingham, Nottingham, UK, 2010.