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    1. UWB定位系統中常用無線定位測量方法

      室內環境中的常用無線定位測量方法

       無線定位測量方法是指分析接收到的無線電波信號的特征參數,然后根據特定算法計算被測對象的位置(二維/三維坐標: 經度,緯度,高度)。

       

      常用的室內無線定位測量方法如下: 

      基于AOA(Angle of Arriva, 到達角度定位)的定位算法

      基于TOA(Time of Arriva, 到達時間定位)的定位算法

      基于TDOA(Time Difference of Arriva, 到達時間差定位)的定位算法

      基于RSS(Received Signal Strength, 接收信號強度定位)的定位算法

      混合定位

      不同的算法,定位的精度也不同。為了提高定位的精度,也可以采用多種技術的組合。

       

      基于AOA的定位算法

      AOA定位是通過基站天線或天線陣列測出終端發射電波的入射角(入射角是光源與法線的夾角),從而構成一根從接收機到終端的徑向連線,即方位線。利用兩個或兩個以上AP接入點提供的AOA測量值,按AOA定位算法確定多條方位線的交點,即,為待定終端的估計位置。

       

       

      基于TOA的定位算法

       

      TOA技術是指由基站向移動站發出特定的測距命令或指令信號,并要求終端對該指令進行響應?;緯o錄下由發出測距指令到收到終端確認信號所花費的時間,該時間主要由射頻信號在環路上的傳播時延、終端的響應時延和處理時延、基站的處理時延組成。如果能夠準確地得到終端和基站的響應和處理時延,就可以算出射頻信號的環路傳播時延。因為無線電波在空氣中以光速傳播,所以基站與終端之間的距離可以估算出來。當有三個基站參與測量時,就可以根據三角定位法來確定終端所在的區域。

       

      基于TDOA的定位算法

      TDOA定位算法是一種利用時間差進行定位的方法,通過測量信號達到基站的時間,可以確定信號源的距離,利用信號源到多個無線電監測站的距離(以無線電基站為中心,距離為半徑作園),就能確定信號的位置。通過比較信號到達多個基站的時間差,就能做出以檢測站為焦點、距離差為長軸的雙曲線的交點,該交點即為信號的位置。


      TDOA是基于多站點的定位算法,因此要對信號進行定位必須有至少3個以上的監測站進行同時測量。而每個監測站的組成則相對比較簡單,主要包括接收機、天線和時間同步模塊。理論上現有的監測站只要具有時間同步模塊就能升級為TDOA監測站,而不需要復雜的技術改造。

       

      基于RSS的定位算法 

      在基于RSS的算法中,被跟蹤目標測量來自多個發射器接收的信號強度,以便使用信號強度作為發射器和接收器之間距離的估算參數。這樣,接收器將能夠估算其相對于發射器節點的位置。在基于RSS的算法中,無線信號傳輸過程中的多徑效應和通過障礙時產生的陰影效應是產生定位誤差的主要原因。在開放空間里,若無障礙物的阻隔,可以得到較為精確的定位,而在很多環境下,因為存在各種各樣的障礙物導致的多徑效應,衰減,散射等等不確定因素,將大大影響其定位精度。另外,基于RSS的算法與其他算法相比也具有一些優勢,在基于RSS的算法中,移動標簽僅用作接收器,因此依賴于來自多個發射器的接收信號的強度來找到它們的位置。以這種方式,基于RSS的算法傾向于具有較少的通信流量,這有助于改善信道訪問控制和定位準確性。此外,較少的通信流量有助于克服對使用中的標簽數量的限制。移動標簽只是接收器,數量沒有限制。

       

      基于RSS的算法可以分為兩種主要類型:三邊測量和指紋識別。三邊測量算法使用RSS測量來估計到三個不同參考節點的距離,從而估計當前位置。另一方面,指紋識別需要收集場景RSS指紋的數據集,該數據集則用于將在線測量與數據集中最接近的指紋匹配用以估計位置。

       

      混合定位

      目前,混合定位已成為新的無線定位主流?;旌隙ㄎ坏暮诵乃枷胍蕾囉诳煽康亩坛虦y量的使用,以提高無線系統的位置估計的準確性。用已經實現了基本獨立的無線定位測量方法(RSS、TOA、TDOA、AOA等)的不同組合來增強位置估算的準確性。


      轉自:互聯網

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