content(symbol): MCRB 真值改用上标 star、伪真值改用上标 pt
按 Josh 偏好统一 MCRB 记号:真值 η_0→η^star、伪真值
η^star→η^{pt},两者皆上标(原一上标一下标不对称),且 star
合"真值/最优"的通用直觉。成对替换 sec7 MCRB 小节 + 附录
H F5:真值 η_0/δ_0/δ_{0,ℓ}/μ_ℓ^0/ζ_{0,ℓ}→η^star/δ^star/
δ_ℓ^star/μ_ℓ^star/ζ_ℓ^star;伪真值 η^star/ζ^star/θ^star/
r^star→^{pt}。符号索引 A 补"上标 star=真值、上标 pt=伪
真值(MML 的 KL 投影点,与 star 区分)"两行。注:此约定与
Richmond 等误指定文献(star=伪真值)相反,已在索引钉明。
仅记号,公式与结论不变;δ_{0,ℓ}^2 特判为 (δ_ℓ^star)^2 避
免双上标。
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@@ -533,6 +533,8 @@
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上标 $\mathrm{str}$ & structured,即保留结构化公共相位或幅度约束后的模型或残差。\\
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上标 $\mathrm{rel}$ & relaxed(放松),即放松块复干扰系数结构后的模型或残差。\\
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上标 $\mathrm{pro}$ & profiled,即已经对部分干扰参数作轮廓化处理的似然或目标函数。\\
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上标 $\star$ & 参数的\emph{真值}(数据真正由其生成),如 $\boldsymbol\eta^\star$、$\boldsymbol\delta^\star$、$\boldsymbol\mu_\ell^\star$。\\
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上标 $\mathrm{pt}$ & \emph{伪真值}(pseudo-true):误指定 \gls{mml} 收敛到的 \gls{kl} 散度最小点,如 $\boldsymbol\eta^{\mathrm{pt}}$、$\boldsymbol\theta^{\mathrm{pt}}$;与真值上标 $\star$ 相区分,仅用于 \gls{mcrb} 推导。\\
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帽号 $\hat{\cdot}$ & 估计量。\\
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横线 $\bar{\cdot}$ & 局部化或等效化后的量,例如 $\bar\nu_{\ell,p}$ 表示第 $p$ 帧内的局部归一化 Doppler。\\
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波浪号 $\tilde{\cdot}$ & 向量化或变换后的量,例如 $\tilde{\mathbf y}_{\ell,p}=\vect(\mathbf Y_{\ell,p})$。\\
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+25
-25
@@ -265,10 +265,10 @@ $\boldsymbol\delta=[\delta_1]$ 退化为标量,\eqref{eq:F2_jdelta} 中
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\subsection{忽略时间戳误差的 MCRB}
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\label{subsec:F5_mcrb}
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\appref{subsec:F2_schurDelta} 给出了把 $\boldsymbol\delta$ 当未知干扰参数\emph{估计}时主参数 $\boldsymbol\eta_{\mathrm{mu}}$ 的 \gls{efim}。本小节处理互补情形:估计器假设星间已同步、令 $\delta_\ell\equiv 0$ 而\emph{不}把 $\boldsymbol\delta$ 纳入模型,真值却含 $\boldsymbol\delta_0\neq\mathbf 0$。这是一类均值模型误指定,其下界为 \gls{mcrb}~\cite{richmondParameterBoundsEstimation2015}。沿用\appref{subsec:F1_fimBlockStruct} 的记号,记 $\boldsymbol\eta_0$、$\boldsymbol\eta^\star$ 分别为 $\boldsymbol\eta_{\mathrm{mu}}$ 的真值与伪真值;噪声方差 $\{\sigma_\ell\}$ 在真值与假设模型中相同、仅进入协方差,按\appref{sec:A6_multiArrayStatDetDoaDopplerCrb} 与均值参数解耦,下文固定 $\mathbf R=\operatorname{blkdiag}(\sigma_\ell\mathbf I)$ 只分析均值参数。
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\appref{subsec:F2_schurDelta} 给出了把 $\boldsymbol\delta$ 当未知干扰参数\emph{估计}时主参数 $\boldsymbol\eta_{\mathrm{mu}}$ 的 \gls{efim}。本小节处理互补情形:估计器假设星间已同步、令 $\delta_\ell\equiv 0$ 而\emph{不}把 $\boldsymbol\delta$ 纳入模型,真值却含 $\boldsymbol\delta^\star\neq\mathbf 0$。这是一类均值模型误指定,其下界为 \gls{mcrb}~\cite{richmondParameterBoundsEstimation2015}。沿用\appref{subsec:F1_fimBlockStruct} 的记号,记 $\boldsymbol\eta^\star$、$\boldsymbol\eta^{\mathrm{pt}}$ 分别为 $\boldsymbol\eta_{\mathrm{mu}}$ 的真值与伪真值;噪声方差 $\{\sigma_\ell\}$ 在真值与假设模型中相同、仅进入协方差,按\appref{sec:A6_multiArrayStatDetDoaDopplerCrb} 与均值参数解耦,下文固定 $\mathbf R=\operatorname{blkdiag}(\sigma_\ell\mathbf I)$ 只分析均值参数。
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\paragraph{误指定模型与伪真值}
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真实观测均值记为 $\boldsymbol\mu_\ell^0\triangleq\boldsymbol\mu_\ell(\boldsymbol\eta_0,\delta_{0,\ell},\boldsymbol\zeta_{0,\ell})$;假设模型族把均值限制在 $\delta_\ell=0$ 流形上,$\boldsymbol\mu_\ell(\boldsymbol\eta_{\mathrm{mu}},0,\boldsymbol\zeta_\ell)=\mathbf G_\ell(\boldsymbol\eta_{\mathrm{mu}})\boldsymbol\zeta_\ell$($\mathbf G_\ell$ 在 $\delta=0$ 处求值)。两模型协方差相同,\gls{kl} 散度退化为白化均值失配
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真实观测均值记为 $\boldsymbol\mu_\ell^\star\triangleq\boldsymbol\mu_\ell(\boldsymbol\eta^\star,\delta_\ell^\star,\boldsymbol\zeta_\ell^\star)$;假设模型族把均值限制在 $\delta_\ell=0$ 流形上,$\boldsymbol\mu_\ell(\boldsymbol\eta_{\mathrm{mu}},0,\boldsymbol\zeta_\ell)=\mathbf G_\ell(\boldsymbol\eta_{\mathrm{mu}})\boldsymbol\zeta_\ell$($\mathbf G_\ell$ 在 $\delta=0$ 处求值)。两模型协方差相同,\gls{kl} 散度退化为白化均值失配
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%
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\begin{equation}
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\label{eq:F5_kl}
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@@ -276,39 +276,39 @@ $\boldsymbol\delta=[\delta_1]$ 退化为标量,\eqref{eq:F2_jdelta} 中
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=
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\sum_{\ell}\frac{1}{\sigma_\ell}
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\big\|
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\boldsymbol\mu_\ell^0-\mathbf G_\ell(\boldsymbol\eta_{\mathrm{mu}})\boldsymbol\zeta_\ell
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\boldsymbol\mu_\ell^\star-\mathbf G_\ell(\boldsymbol\eta_{\mathrm{mu}})\boldsymbol\zeta_\ell
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\big\|_2^2
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+\mathrm{const}.
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\end{equation}
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%
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\gls{mml} 估计器收敛到使 \eqref{eq:F5_kl} 最小的伪真值 $(\boldsymbol\eta^\star,\boldsymbol\zeta^\star)$。对每颗星按 $\boldsymbol\zeta_\ell$ 闭式消元得 $\boldsymbol\zeta_\ell^\star=(\mathbf G_\ell^\Herm\mathbf G_\ell)^{-1}\mathbf G_\ell^\Herm\boldsymbol\mu_\ell^0$,代回得\emph{误指定集中准则}
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\gls{mml} 估计器收敛到使 \eqref{eq:F5_kl} 最小的伪真值 $(\boldsymbol\eta^{\mathrm{pt}},\boldsymbol\zeta^{\mathrm{pt}})$。对每颗星按 $\boldsymbol\zeta_\ell$ 闭式消元得 $\boldsymbol\zeta_\ell^{\mathrm{pt}}=(\mathbf G_\ell^\Herm\mathbf G_\ell)^{-1}\mathbf G_\ell^\Herm\boldsymbol\mu_\ell^\star$,代回得\emph{误指定集中准则}
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%
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\begin{equation}
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\label{eq:F5_pseudotrue}
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\boldsymbol\eta^\star
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\boldsymbol\eta^{\mathrm{pt}}
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=
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\argmin_{\boldsymbol\eta_{\mathrm{mu}}}
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\sum_{\ell}\frac{1}{\sigma_\ell}
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||||
\big\|\mathcal P_{\mathbf G_\ell(\boldsymbol\eta_{\mathrm{mu}})}^\perp\boldsymbol\mu_\ell^0\big\|_2^2.
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||||
\big\|\mathcal P_{\mathbf G_\ell(\boldsymbol\eta_{\mathrm{mu}})}^\perp\boldsymbol\mu_\ell^\star\big\|_2^2.
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||||
\end{equation}
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%
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||||
它与正文集中似然 \eqref{eq:sec4_concentrated} 同形,只是以确定的真实均值 $\boldsymbol\mu_\ell^0$ 取代了随机观测 $\tilde{\mathbf y}_\ell$;$\boldsymbol\eta^\star\neq\boldsymbol\eta_0$ 之差完全由 $\boldsymbol\delta_0$ 经 $\boldsymbol\mu_\ell^0$ 注入。
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它与正文集中似然 \eqref{eq:sec4_concentrated} 同形,只是以确定的真实均值 $\boldsymbol\mu_\ell^\star$ 取代了随机观测 $\tilde{\mathbf y}_\ell$;$\boldsymbol\eta^{\mathrm{pt}}\neq\boldsymbol\eta^\star$ 之差完全由 $\boldsymbol\delta^\star$ 经 $\boldsymbol\mu_\ell^\star$ 注入。
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\paragraph{偏置的一阶表达}
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小误差区把真实均值在 $\delta=0$ 处展开
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%
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\begin{equation}
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\label{eq:F5_mean_expand}
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\boldsymbol\mu_\ell^0
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\boldsymbol\mu_\ell^\star
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=
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\boldsymbol\mu_\ell(\boldsymbol\eta_0,0,\boldsymbol\zeta_{0,\ell})
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\boldsymbol\mu_\ell(\boldsymbol\eta^\star,0,\boldsymbol\zeta_\ell^\star)
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+
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\delta_{0,\ell}\,\mathbf j_{\delta,\ell}
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\delta_\ell^\star\,\mathbf j_{\delta,\ell}
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+
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O(\delta_{0,\ell}^2),
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O((\delta_\ell^\star)^2),
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\end{equation}
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%
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||||
其中 $\mathbf j_{\delta,\ell}=\sum_k\zeta_{0,\ell,k}\,\dfrac{\partial\mathbf g_{\ell,k}}{\partial\delta_\ell}$ 同 \eqref{eq:F2_jdelta}。零阶项在 $\boldsymbol\eta_{\mathrm{mu}}=\boldsymbol\eta_0$ 处被 \eqref{eq:F5_pseudotrue} 精确拟合(残差为零),故偏置 $\mathbf b\triangleq\boldsymbol\eta^\star-\boldsymbol\eta_0$ 由 $\delta_{0,\ell}\mathbf j_{\delta,\ell}$ 驱动。对 \eqref{eq:F5_pseudotrue} 取一阶最优性条件(法方程)得
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||||
其中 $\mathbf j_{\delta,\ell}=\sum_k\zeta_{\ell,k}^\star\,\dfrac{\partial\mathbf g_{\ell,k}}{\partial\delta_\ell}$ 同 \eqref{eq:F2_jdelta}。零阶项在 $\boldsymbol\eta_{\mathrm{mu}}=\boldsymbol\eta^\star$ 处被 \eqref{eq:F5_pseudotrue} 精确拟合(残差为零),故偏置 $\mathbf b\triangleq\boldsymbol\eta^{\mathrm{pt}}-\boldsymbol\eta^\star$ 由 $\delta_\ell^\star\mathbf j_{\delta,\ell}$ 驱动。对 \eqref{eq:F5_pseudotrue} 取一阶最优性条件(法方程)得
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%
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\begin{equation}
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\label{eq:F5_bias}
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@@ -316,14 +316,14 @@ $\boldsymbol\delta=[\delta_1]$ 退化为标量,\eqref{eq:F2_jdelta} 中
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=
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(\mathcal I_{\eta\eta}')^{-1}
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||||
\sum_{\ell\neq\ell_{\mathrm{ref}}}
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||||
\mathbf v_{\eta\delta,\ell}'\,\delta_{0,\ell}
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||||
+O(\|\boldsymbol\delta_0\|^2),
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||||
\mathbf v_{\eta\delta,\ell}'\,\delta_\ell^\star
|
||||
+O(\|\boldsymbol\delta^\star\|^2),
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||||
\end{equation}
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%
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||||
其中 $\mathcal I_{\eta\eta}'$ 与 $\mathbf v_{\eta\delta,\ell}'$ 即 \eqref{eq:F2_after_psi} 中的同步基线 \gls{efim} 与 $\boldsymbol\eta$--$\delta$ 交叉信息列。即偏置复用了 \gls{efim} 推导里的同一批分块:它沿 $(\mathcal I_{\eta\eta}')^{-1}\mathbf v_{\eta\delta,\ell}'$ 方向、正比于真值时间戳 $\delta_{0,\ell}$。
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||||
其中 $\mathcal I_{\eta\eta}'$ 与 $\mathbf v_{\eta\delta,\ell}'$ 即 \eqref{eq:F2_after_psi} 中的同步基线 \gls{efim} 与 $\boldsymbol\eta$--$\delta$ 交叉信息列。即偏置复用了 \gls{efim} 推导里的同一批分块:它沿 $(\mathcal I_{\eta\eta}')^{-1}\mathbf v_{\eta\delta,\ell}'$ 方向、正比于真值时间戳 $\delta_\ell^\star$。
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\paragraph{MCRB 的 sandwich 矩阵}
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将均值参数堆叠为 $\boldsymbol\theta\triangleq[\boldsymbol\eta_{\mathrm{mu}}^\Tran,\boldsymbol\psi_\zeta^\Tran]^\Tran$、其堆叠均值为 $\boldsymbol\mu(\boldsymbol\theta)$。圆对称复高斯下误指定对数似然的两个 sandwich 矩阵在伪真值 $\boldsymbol\theta^\star$ 处为
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||||
将均值参数堆叠为 $\boldsymbol\theta\triangleq[\boldsymbol\eta_{\mathrm{mu}}^\Tran,\boldsymbol\psi_\zeta^\Tran]^\Tran$、其堆叠均值为 $\boldsymbol\mu(\boldsymbol\theta)$。圆对称复高斯下误指定对数似然的两个 sandwich 矩阵在伪真值 $\boldsymbol\theta^{\mathrm{pt}}$ 处为
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%
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\begin{align}
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\label{eq:F5_B}
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@@ -333,9 +333,9 @@ $\boldsymbol\delta=[\delta_1]$ 退化为标量,\eqref{eq:F2_jdelta} 中
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||||
(\partial_{\boldsymbol\theta}\boldsymbol\mu)^\Herm
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||||
\mathbf R^{-1}
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||||
(\partial_{\boldsymbol\theta}\boldsymbol\mu)
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\big\}\big|_{\boldsymbol\theta^\star}
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||||
\big\}\big|_{\boldsymbol\theta^{\mathrm{pt}}}
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||||
=
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||||
\mathcal I(\boldsymbol\theta^\star),\\
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||||
\mathcal I(\boldsymbol\theta^{\mathrm{pt}}),\\
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\label{eq:F5_A}
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\mathbf A
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&=
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@@ -344,20 +344,20 @@ $\boldsymbol\delta=[\delta_1]$ 退化为标量,\eqref{eq:F2_jdelta} 中
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2\,\Re\big\{
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(\partial^2_{\boldsymbol\theta\boldsymbol\theta}\boldsymbol\mu)^\Herm
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\mathbf R^{-1}\,
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\mathbf r^\star
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\big\}\big|_{\boldsymbol\theta^\star},
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||||
\mathbf r^{\mathrm{pt}}
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||||
\big\}\big|_{\boldsymbol\theta^{\mathrm{pt}}},
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||||
\qquad
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||||
\mathbf r^\star
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||||
\mathbf r^{\mathrm{pt}}
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||||
\triangleq
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||||
\boldsymbol\mu^0-\boldsymbol\mu(\boldsymbol\theta^\star).
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||||
\boldsymbol\mu^\star-\boldsymbol\mu(\boldsymbol\theta^{\mathrm{pt}}).
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||||
\end{align}
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%
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||||
$\mathbf B$ 即模型 \gls{fim}(\eqref{eq:A6_fim_general} 的 Slepian--Bangs 形式)在伪真值处求值——伪真值处的法方程使得分的确定性部分为零,故 $\mathbf B$ 仅由随机部分贡献;$\mathbf A$ 在 $\mathbf B$ 上减去``曲率 $\times$ 残差''修正,残差 $\mathbf r^\star$ 是误指定流形拟合不到的那部分 $\boldsymbol\delta_0$ 扰动;其中二阶模型导数 $\partial^2_{\boldsymbol\theta\boldsymbol\theta}\boldsymbol\mu$ 含导频对时延的二阶导数 $\ddot s$,须按\appref{sec:userPositionCrb} 的带限约定评估、同样不用循环/块周期约定,否则该曲率项会被观测窗边界的导数奇异主导而失去物理意义。任意对伪真值无偏的估计器满足 $\operatorname{Cov}(\widehat{\boldsymbol\theta})\succeq\mathbf A^{-1}\mathbf B\mathbf A^{-1}$,$\boldsymbol\eta_{\mathrm{mu}}$ 的 \gls{mcrb} 取该矩阵对应 $\boldsymbol\eta_{\mathrm{mu}}$ 的子块;叠加偏置 \eqref{eq:F5_bias} 即得正文绕真值的总误差界 \eqref{eq:sec5_mcrb}。
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||||
$\mathbf B$ 即模型 \gls{fim}(\eqref{eq:A6_fim_general} 的 Slepian--Bangs 形式)在伪真值处求值——伪真值处的法方程使得分的确定性部分为零,故 $\mathbf B$ 仅由随机部分贡献;$\mathbf A$ 在 $\mathbf B$ 上减去``曲率 $\times$ 残差''修正,残差 $\mathbf r^{\mathrm{pt}}$ 是误指定流形拟合不到的那部分 $\boldsymbol\delta^\star$ 扰动;其中二阶模型导数 $\partial^2_{\boldsymbol\theta\boldsymbol\theta}\boldsymbol\mu$ 含导频对时延的二阶导数 $\ddot s$,须按\appref{sec:userPositionCrb} 的带限约定评估、同样不用循环/块周期约定,否则该曲率项会被观测窗边界的导数奇异主导而失去物理意义。任意对伪真值无偏的估计器满足 $\operatorname{Cov}(\widehat{\boldsymbol\theta})\succeq\mathbf A^{-1}\mathbf B\mathbf A^{-1}$,$\boldsymbol\eta_{\mathrm{mu}}$ 的 \gls{mcrb} 取该矩阵对应 $\boldsymbol\eta_{\mathrm{mu}}$ 的子块;叠加偏置 \eqref{eq:F5_bias} 即得正文绕真值的总误差界 \eqref{eq:sec5_mcrb}。
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\paragraph{一致性与稳健性}
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当 $\boldsymbol\delta_0\to\mathbf 0$:残差 $\mathbf r^\star\to\mathbf 0$ 故 $\mathbf A\to\mathbf B=\mathcal I$、偏置 $\mathbf b\to\mathbf 0$,\eqref{eq:sec5_mcrb} 退回同步基线 \gls{crb} $(\mathcal I_{\eta\eta}')^{-1}$,与\appref{subsec:F2_schurDelta} 在 $\delta=0$ 处的结果一致。小误差区 $\mathbf r^\star=O(\boldsymbol\delta_0)$,故方差项 $\mathbf A^{-1}\mathbf B\mathbf A^{-1}=(\mathcal I_{\eta\eta}')^{-1}+O(\boldsymbol\delta_0)$、主导误差是偏置外积 $\mathbf b\mathbf b^\Tran=O(\|\boldsymbol\delta_0\|^2)$。两条路线由此对照清晰:估计 $\boldsymbol\delta$(\appref{subsec:F2_schurDelta})以\emph{方差}为代价——\gls{efim} 被秩一项 $\mathbf v_{\eta\delta,\ell}'\mathbf v_{\eta\delta,\ell}'^{\,\Tran}/[\mathcal I_{\delta\delta}']_{\ell\ell}$ 扣减;忽略 $\boldsymbol\delta$(本小节)以\emph{偏置}为代价——方差几乎不变但叠加 $\mathbf b\mathbf b^\Tran$。
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当 $\boldsymbol\delta^\star\to\mathbf 0$:残差 $\mathbf r^{\mathrm{pt}}\to\mathbf 0$ 故 $\mathbf A\to\mathbf B=\mathcal I$、偏置 $\mathbf b\to\mathbf 0$,\eqref{eq:sec5_mcrb} 退回同步基线 \gls{crb} $(\mathcal I_{\eta\eta}')^{-1}$,与\appref{subsec:F2_schurDelta} 在 $\delta=0$ 处的结果一致。小误差区 $\mathbf r^{\mathrm{pt}}=O(\boldsymbol\delta^\star)$,故方差项 $\mathbf A^{-1}\mathbf B\mathbf A^{-1}=(\mathcal I_{\eta\eta}')^{-1}+O(\boldsymbol\delta^\star)$、主导误差是偏置外积 $\mathbf b\mathbf b^\Tran=O(\|\boldsymbol\delta^\star\|^2)$。两条路线由此对照清晰:估计 $\boldsymbol\delta$(\appref{subsec:F2_schurDelta})以\emph{方差}为代价——\gls{efim} 被秩一项 $\mathbf v_{\eta\delta,\ell}'\mathbf v_{\eta\delta,\ell}'^{\,\Tran}/[\mathcal I_{\delta\delta}']_{\ell\ell}$ 扣减;忽略 $\boldsymbol\delta$(本小节)以\emph{偏置}为代价——方差几乎不变但叠加 $\mathbf b\mathbf b^\Tran$。
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偏置方向 $(\mathcal I_{\eta\eta}')^{-1}\mathbf v_{\eta\delta,\ell}'$ 与\appref{subsec:F4_K1L2} 中``$\delta_\ell$ 与 $\nu_{\mathrm{ref}}$ 共线''的退化同源:当导频为单音常包络($\dot s\equiv 0$)时 $\mathbf j_{\delta,\ell}$ 落入增益子空间、被 $\mathcal P_{\mathbf G_\ell}^\perp$ 投影为零,故 $\mathbf v_{\eta\delta,\ell}'\to\mathbf 0$、偏置消失——此模型对忽略时间戳误差\emph{稳健},偏置仅经导频带宽 $\dot s\not\equiv 0$ 进入、且为 $O(\|\boldsymbol\delta_0\|^2)$ 小量。换言之,本模型的 \gls{mcrb} 主要说明``忽略小钟差近乎无损'';唯当某个主参数与 $\delta_\ell$ 的得分在 $\mathcal P_{\mathbf G_\ell}^\perp$ 投影后强耦合(不再被复增益吸收)时,\eqref{eq:F5_bias} 的偏置才显著放大。
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偏置方向 $(\mathcal I_{\eta\eta}')^{-1}\mathbf v_{\eta\delta,\ell}'$ 与\appref{subsec:F4_K1L2} 中``$\delta_\ell$ 与 $\nu_{\mathrm{ref}}$ 共线''的退化同源:当导频为单音常包络($\dot s\equiv 0$)时 $\mathbf j_{\delta,\ell}$ 落入增益子空间、被 $\mathcal P_{\mathbf G_\ell}^\perp$ 投影为零,故 $\mathbf v_{\eta\delta,\ell}'\to\mathbf 0$、偏置消失——此模型对忽略时间戳误差\emph{稳健},偏置仅经导频带宽 $\dot s\not\equiv 0$ 进入、且为 $O(\|\boldsymbol\delta^\star\|^2)$ 小量。换言之,本模型的 \gls{mcrb} 主要说明``忽略小钟差近乎无损'';唯当某个主参数与 $\delta_\ell$ 的得分在 $\mathcal P_{\mathbf G_\ell}^\perp$ 投影后强耦合(不再被复增益吸收)时,\eqref{eq:F5_bias} 的偏置才显著放大。
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\subsection{位置模型下的时延--时间戳同轴混淆}
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\label{subsec:F6_tauDeltaConfound}
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@@ -201,20 +201,20 @@
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\subsection{忽略时间戳误差时的 MCRB}
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\label{subsec:mcrbIgnoreDelta}
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\eqref{eq:sec5_efim} 的 \gls{efim} 对应``把 $\boldsymbol\delta$ 当未知干扰参数一并估计''的情形,代价是主参数信息被 Schur 补扣减、\gls{crb} 抬高。与之互补的是另一种工程上常见的处理:估计器\emph{假设星间已同步}(令 $\delta_\ell\equiv 0$)、不把 $\boldsymbol\delta$ 纳入模型以省去这部分参数。此时真值含 $\boldsymbol\delta_0\neq\mathbf 0$、估计器却以 $\delta=0$ 的似然拟合,构成\emph{模型误指定},其性能由 \gls{mcrb}~\cite{richmondParameterBoundsEstimation2015} 而非 \gls{crb} 刻画。误指定最大似然(\gls{mml})估计器不再收敛到真值 $\boldsymbol\eta_0$,而是收敛到使 \gls{kl} 散度最小的\emph{伪真值} $\boldsymbol\eta^\star$,其绕真值的均方误差由两部分组成
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\eqref{eq:sec5_efim} 的 \gls{efim} 对应``把 $\boldsymbol\delta$ 当未知干扰参数一并估计''的情形,代价是主参数信息被 Schur 补扣减、\gls{crb} 抬高。与之互补的是另一种工程上常见的处理:估计器\emph{假设星间已同步}(令 $\delta_\ell\equiv 0$)、不把 $\boldsymbol\delta$ 纳入模型以省去这部分参数。此时真值含 $\boldsymbol\delta^\star\neq\mathbf 0$、估计器却以 $\delta=0$ 的似然拟合,构成\emph{模型误指定},其性能由 \gls{mcrb}~\cite{richmondParameterBoundsEstimation2015} 而非 \gls{crb} 刻画。误指定最大似然(\gls{mml})估计器不再收敛到真值 $\boldsymbol\eta^\star$,而是收敛到使 \gls{kl} 散度最小的\emph{伪真值} $\boldsymbol\eta^{\mathrm{pt}}$,其绕真值的均方误差由两部分组成
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\begin{equation}
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\label{eq:sec5_mcrb}
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\mathbb E\big[(\widehat{\boldsymbol\eta}-\boldsymbol\eta_0)(\widehat{\boldsymbol\eta}-\boldsymbol\eta_0)^\Tran\big]
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\mathbb E\big[(\widehat{\boldsymbol\eta}-\boldsymbol\eta^\star)(\widehat{\boldsymbol\eta}-\boldsymbol\eta^\star)^\Tran\big]
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\succeq
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\underbrace{\mathbf A^{-1}\mathbf B\,\mathbf A^{-1}}_{\text{绕 }\boldsymbol\eta^\star\text{ 的方差}}
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||||
\underbrace{\mathbf A^{-1}\mathbf B\,\mathbf A^{-1}}_{\text{绕 }\boldsymbol\eta^{\mathrm{pt}}\text{ 的方差}}
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||||
+
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||||
\underbrace{(\boldsymbol\eta^\star-\boldsymbol\eta_0)(\boldsymbol\eta^\star-\boldsymbol\eta_0)^\Tran}_{\text{忽略 }\boldsymbol\delta\text{ 引入的偏置}}.
|
||||
\underbrace{(\boldsymbol\eta^{\mathrm{pt}}-\boldsymbol\eta^\star)(\boldsymbol\eta^{\mathrm{pt}}-\boldsymbol\eta^\star)^\Tran}_{\text{忽略 }\boldsymbol\delta\text{ 引入的偏置}}.
|
||||
\end{equation}
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||||
%
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||||
与 \gls{efim} 路线``估计 $\boldsymbol\delta$ 而损失方差''相对,\gls{mcrb} 路线是``忽略 $\boldsymbol\delta$ 而换来偏置'';两者孰优取决于 $\boldsymbol\delta_0$ 的量级。sandwich(夹心型,指 $\mathbf A^{-1}\mathbf B\mathbf A^{-1}$ 形式)矩阵 $\mathbf A$、$\mathbf B$ 的 Slepian--Bangs 闭式、伪真值与偏置的一阶表达,以及 $\boldsymbol\delta_0\to\mathbf 0$ 退回 \gls{crb} 的一致性,见\appref{subsec:F5_mcrb}。
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与 \gls{efim} 路线``估计 $\boldsymbol\delta$ 而损失方差''相对,\gls{mcrb} 路线是``忽略 $\boldsymbol\delta$ 而换来偏置'';两者孰优取决于 $\boldsymbol\delta^\star$ 的量级。sandwich(夹心型,指 $\mathbf A^{-1}\mathbf B\mathbf A^{-1}$ 形式)矩阵 $\mathbf A$、$\mathbf B$ 的 Slepian--Bangs 闭式、伪真值与偏置的一阶表达,以及 $\boldsymbol\delta^\star\to\mathbf 0$ 退回 \gls{crb} 的一致性,见\appref{subsec:F5_mcrb}。
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在第~\ref{sec:userPositioning} 节的位置模型上,这一偏置有明确的几何指向:偏置方向由 $\boldsymbol\eta$--$\delta$ 交叉信息决定(一阶表达见\appref{subsec:F5_mcrb}),而群时延模型下 $\delta_\ell$ 的均值导数与时延列共线(第~\ref{subsec:tauDeltaConfound} 小节),故偏置落在 \gls{tdoa} 通道方向上——沿\emph{距离}维、量级正比于时间戳 $\delta_{0,\ell}$,而对 $\delta$ 免疫的角度通道不受偏置。于是 \gls{efim} 与 \gls{mcrb} 是同一 $\tau$--$\delta$ 混淆的两面:估计 $\boldsymbol\delta$ 在 \gls{tdoa} 通道上损失\emph{方差}(\gls{efim} 被 Schur 补扣减),忽略 $\boldsymbol\delta$ 在同一通道上换来\emph{偏置}(位置距离维偏移 $\sim\delta_0$)。
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在第~\ref{sec:userPositioning} 节的位置模型上,这一偏置有明确的几何指向:偏置方向由 $\boldsymbol\eta$--$\delta$ 交叉信息决定(一阶表达见\appref{subsec:F5_mcrb}),而群时延模型下 $\delta_\ell$ 的均值导数与时延列共线(第~\ref{subsec:tauDeltaConfound} 小节),故偏置落在 \gls{tdoa} 通道方向上——沿\emph{距离}维、量级正比于时间戳 $\delta_\ell^\star$,而对 $\delta$ 免疫的角度通道不受偏置。于是 \gls{efim} 与 \gls{mcrb} 是同一 $\tau$--$\delta$ 混淆的两面:估计 $\boldsymbol\delta$ 在 \gls{tdoa} 通道上损失\emph{方差}(\gls{efim} 被 Schur 补扣减),忽略 $\boldsymbol\delta$ 在同一通道上换来\emph{偏置}(位置距离维偏移 $\sim\delta^\star$)。
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本节完成了部分相干观测下的扰动模型、适用性边界与时延通道混淆的刻画:$\delta_\ell$ 通过相位耦合 $-\nu_{\ell,k}\delta_\ell$ 与导频时间偏移 $s_k(t-\delta_\ell)$ 两条途径污染主参数估计,量级落在小误差区时可借 \gls{efim} 解析消去,落在大误差区时必须数值处理;若估计器索性假设同步而忽略 $\boldsymbol\delta$,相应下界由 \gls{mcrb} 给出。接上第~\ref{sec:userPositioning} 节的传播时延通道后,$\delta_\ell$ 与携带距离的 $\tau_\ell(\mathbf p)$ 同轴:单用户时它吃掉整条到达时间差测距增益、位置退回纯角度交会,多用户共享 $\delta_\ell$ 的结构则是其可辨识与测距增益净存活的必要条件。
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至此,多星主线从单阵列 \gls{doa} 递进到含时延、Doppler 与时间戳的多用户协同定位模型;亚波长载波相位干涉与移动用户测速作为更强但要求更苛的通道,可正交叠加于此。
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