2024-08-09 10:13:41
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無(wú)線定位系統(tǒng)定位功能的實(shí)現(xiàn)，通常是通過(guò)測(cè)量與位置信息相關(guān)的變量，并建立對(duì)應(yīng)的數(shù)學(xué)模型，然后通過(guò)測(cè)得的變量值和對(duì)應(yīng)的數(shù)學(xué)模型相結(jié)合計(jì)算出目標(biāo)點(diǎn)的坐 標(biāo)。其中，應(yīng)用最為廣泛的是基于三角關(guān)系的定位技術(shù)，這種定位技術(shù)是根據(jù)測(cè)量與 位置相關(guān)的數(shù)據(jù)，利用幾何三角關(guān)系計(jì)算出目標(biāo)物體的位置坐標(biāo)。根據(jù)測(cè)量參數(shù)的不 同，還可以將基于三角關(guān)系的定位技術(shù)細(xì)分為基于接收信號(hào)強(qiáng)度(RSSI )的定位、基 于信號(hào)到達(dá)時(shí)間(TOA )的定位、基于信號(hào)到達(dá)時(shí)間差(TDOA )的定位和基于信號(hào)到達(dá)角度(AOA )的定位等。
(1 ) 基于接收信號(hào)強(qiáng)度的定位(RSSI)
基于接收信號(hào)強(qiáng)度的定位技術(shù)是在已知發(fā)射信號(hào)強(qiáng)度的前提下，測(cè)量接收端接收到信號(hào)的強(qiáng)度，根據(jù)所在環(huán)境的信道衰落模型估算出接收端與發(fā)射端之間的距離。 通過(guò)測(cè)量與多個(gè)已知坐標(biāo)發(fā)射點(diǎn)之間的距離，換算出移動(dòng)點(diǎn)的坐標(biāo)值。這種方式的關(guān)鍵是要準(zhǔn)確的建立無(wú)線電信號(hào)強(qiáng)度衰落數(shù)學(xué)模型。只有當(dāng)建立的衰落模型與實(shí)際衰落情況較好匹配時(shí)，才能獲得理想的定位精度。但是，無(wú)線電信號(hào)在傳播過(guò)程中能量的 衰減不是只與傳播距離有關(guān)，而是多種因素作用的結(jié)果，所以這種定位方式在實(shí)際應(yīng)用中定位精度不高。這種方式的優(yōu)點(diǎn)在于實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，費(fèi)用較低，特別是在 GSM 通信網(wǎng)絡(luò)定位中，它不需要改變移動(dòng)終端和基站的硬件結(jié)構(gòu)，只需要添加相應(yīng)的軟件就可以實(shí)現(xiàn)定位，因此也得到了較高的重視。
北峰BP660單北斗定位對(duì)講機(jī)
(2 ) 基于信號(hào)到達(dá)時(shí)間的定位(TOA)
基于信號(hào)到達(dá)時(shí)間的定位的基本方法是同時(shí)測(cè)量無(wú)線信號(hào)從標(biāo)簽點(diǎn)到多個(gè)固定基站之間的傳播時(shí)間，由無(wú)線電信號(hào)的傳播速度等于光速c = 3 +108 m / s ，可以計(jì)算 出標(biāo)簽點(diǎn)到各個(gè)固定基站之間的距離。
為了準(zhǔn)確測(cè)量無(wú)線信號(hào)在基站和標(biāo)簽點(diǎn)之間的傳播時(shí)間，要求標(biāo)簽點(diǎn)和基站都具有非常準(zhǔn)確的時(shí)鐘，并且標(biāo)簽點(diǎn)和各個(gè)基站的時(shí)鐘需要嚴(yán)格同步。在實(shí)際應(yīng)用中要實(shí) 現(xiàn)這點(diǎn)是十分困難的，因?yàn)闃?biāo)簽點(diǎn)處于運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，傳播時(shí)延是未知的，基站和標(biāo)簽點(diǎn) 之間的時(shí)鐘肯定存在一定的誤差。此外，因?yàn)榉且暰?NLOS )等因素的影響，三個(gè)圓最終可能并不交于一點(diǎn)，需要通過(guò)相應(yīng)的算法來(lái)估算出標(biāo)簽點(diǎn)的位置，這也會(huì)引入一定的誤差，并增加了實(shí)現(xiàn)的難度。
(3 ) 基于信號(hào)到達(dá)時(shí)間差的定位(TDOA)
基于信號(hào)到達(dá)時(shí)間差的定位是通過(guò)測(cè)量信號(hào)從標(biāo)簽點(diǎn)到達(dá)兩個(gè)基站所用時(shí)間的差值來(lái)計(jì)算標(biāo)簽點(diǎn)的位置。它和 TOA 方式相比在于它不要求標(biāo)簽點(diǎn)和基站之間的時(shí)鐘同步。
與 TOA 方式相比，TDOA 定位方式的優(yōu)點(diǎn)在于它不需要標(biāo)簽點(diǎn)和基站之間的時(shí)鐘同步，只需要基站間的時(shí)鐘同步。因?yàn)榛臼翘幱诠潭顟B(tài)的，實(shí)現(xiàn)基站間的時(shí)間同步難度相對(duì)較低，所以 TDOA 方式比 TOA 方式更易于實(shí)現(xiàn)，得到了廣泛的應(yīng)用。
(4 ) 基于信號(hào)到達(dá)角度的定位(AOA)
基于信號(hào)到達(dá)角度的定位是通過(guò)基站的天線檢測(cè)出標(biāo)簽點(diǎn)發(fā)射信號(hào)的入射角度， 這樣就得到一條從基站到標(biāo)簽點(diǎn)方向的直線，標(biāo)簽點(diǎn)與兩個(gè)基站進(jìn)行測(cè)量則兩條直線 將交于一點(diǎn)，這點(diǎn)就是標(biāo)簽點(diǎn)的位置，可以通過(guò)角度和三角關(guān)系算出標(biāo)簽點(diǎn)的坐標(biāo)。
AOA 定位方式只需要兩個(gè)基站就可以完成定位，并且兩個(gè)條直線只有一個(gè)交點(diǎn)，不會(huì)出現(xiàn)定位模糊的狀況。為準(zhǔn)確測(cè)量信號(hào)的入射角度，所以 AOA 必須工作在視距傳播條件下當(dāng)標(biāo)簽點(diǎn)與基站間的距離較遠(yuǎn)時(shí)，微小的角度誤差都會(huì)帶來(lái)很大的距離誤差。并且 AOA 方式必須使用方向性天線，如智能天性陣列，因此成本相對(duì)較高。
除了上述幾種方式，還有同時(shí)利用上述兩種后者多種定位方式的混合定位方式， 混合定位可以吸取各種定位方式的優(yōu)點(diǎn)，相互補(bǔ)充。目前應(yīng)用最廣泛的是 TOA、TDOA和混合定位技術(shù)。