Numerical Methods of AOA Geolocation Using a Single Moving Sensor

Abstract

There are several applications that require an estimation of the location of an electromagnetic emitter. Search and rescue, as well as other civilian and military applications require the determination of an emitter’s location. This is also known as geolocation. Several methods have been developed for geolocation including measuring the received power from the emitter, the angle that the electromagnetic wave arrives at a sensor and calculating the difference in time of arrival of the emitter signal at spatially separated sensors. Recent research has focused on increasing the accuracy of the geolocation by using multiple sensors and complex algorithms. Although this is very useful, there are some geolocation applications that may benefit from simpler, low-cost systems. This thesis employs Angle of Arrival measurements and a simple algorithm of linear equations. Although this method is less accurate than other methods, it is computationally efficient and enables geolocation by a single moving sensor. This numerical method is therefore a viable option for systems where simplicity or lower costs are a more limiting factor than accuracy.

Il existe plusieurs applications qui nécessitent une estimation de la localisation d'un émetteur électromagnétique. La recherche et le sauvetage, ainsi que d'autres applications civiles et militaires, nécessitent la détermination de l'emplacement d'un émetteur, également connu sous le nom de géolocalisation. Plusieurs méthodes ont été développées pour la géolocalisation, notamment la mesure de la puissance reçue de l'émetteur, l'angle d'arrivée de l'onde électromagnétique sur un capteur et le calcul de la différence de temps d'arrivée du signal de l'émetteur sur des capteurs spatialement séparés. Des recherches récentes se sont concentrées sur l'augmentation de la précision de la géolocalisation en utilisant plusieurs capteurs et des algorithmes complexes. Bien que cela soit très utile, certaines applications de géolocalisation peuvent bénéficier de systèmes plus simples et peu coûteux. Cette thèse utilise des mesures d'angle d'arrivée et un algorithme simple d'équations linéaires. Bien que cette méthode soit moins précise que d'autres méthodes, elle est efficace en termes de calcul et permet la géolocalisation par un seul capteur mobile. Cette méthode numérique est donc une option viable pour les systèmes où la simplicité ou les faibles coûts sont un facteur plus limitatif que la précision.