文獻標識碼： A
DOI： 10.19358/j.issn.2096-5133.2020.11.011
引用格式： 林杰，趙躍新，劉鵬，等. 基于FTM和CSI的單站目標跟蹤研究[J].信息技術與網絡安全，2020，39(11)：69-73，89.
0 引言
目標跟蹤在態勢感知[1]、定位導航[2]等領域得到廣泛應用，旨在通過觀測站采集的信息來估計運動目標的位置和速度。觀測信息主要包括到達角(Angle of Arrival，AoA)、到達時間(Time of Arrival，ToA)以及到達時間差(Time Difference of Arrival，TDoA)?；谟^測信息實現目標跟蹤通常需要多個觀測站同時進行測量，而利用單觀測站跟蹤運動目標不僅避免了觀測站之間的同步問題，還降低了對系統部署的要求，具有更廣的適用范圍。
WiFi作為普及率高的無線通信技術，在定位跟蹤領域也取得了大量研究應用，尤其是為單站目標跟蹤提供了十分有利的條件。一方面，IEEE 802.11-2016標準定義了精細時間測量(Fine Time Measurement，FTM)協議[3]，可以實現高精度測量ToA，并且該協議已經在商業WiFi芯片中實現，比如Intel 8260和高通IPQ4018。另一方面，信道狀態信息(Channel State Information，CSI)原本用于無線通信的調制解調，近年來諸多研究將其用于精確估計AoA，取得了良好的效果[4-5]，并且部分商業芯片也支持提取CSI，比如Intel 5300和Atheros AR9580。因此，利用WiFi設備提供的AoA和ToA觀測信息即可實現單站目標跟蹤。
AoA-ToA目標跟蹤的主要挑戰在于觀測量與目標位置之間的非線性關系。然而，現有的非線性卡爾曼濾波算法很難同時滿足跟蹤精度高、計算復雜度低的要求[6-7]。對此，本文提出了一種簡單有效的偏差補償卡爾曼濾波算法(Bias Compensation Kalman Filter，BCKF)。該算法首先通過對AoA和ToA觀測方程進行偽線性化，然后補償由偽線性化引起的估計偏差，實現更優的跟蹤性能。
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作者信息:
林 杰1，2，趙躍新1，劉 鵬1，唐 磊3
(1.陸軍工程大學 指揮控制工程學院，江蘇 南京210007；
2.解放軍32228部隊24分隊，福建 福州350000；3.解放軍32228部隊23分隊，福建 廈門361100)