UWB定位技術(shù)詳解：TDOA、RSSI、TOF及AOA/PDOA
發(fā)布日期：2024-09-09 瀏覽次數(shù)：251次

　　在超寬帶(UWB)定位技術(shù)中，存在多種不同的定位方法，各自有著獨(dú)特的原理和特點(diǎn)。

　　一、UWB-TDOA 到達(dá)時(shí)間差

　　該技術(shù)基于 TDOA(到達(dá)時(shí)間差原理)。利用UWB技術(shù)，測(cè)量定位標(biāo)簽相對(duì)于兩個(gè)不同定位基站之間無(wú)線電信號(hào)傳播的時(shí)間差，進(jìn)而得出定位標(biāo)簽相對(duì)于四組定位基站的距離差。通過(guò)這種方式，可以較為準(zhǔn)確地確定定位標(biāo)簽的位置。

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　　二、信號(hào)強(qiáng)度 RSSI

　　RSSI(Receive Signal Strength Indicator)是通過(guò)測(cè)量無(wú)線信號(hào)在接收端的功率大小，并根據(jù)無(wú)線信號(hào)的 Friis 傳輸模型計(jì)算出收發(fā)端之間的距離。然而，從 Friis 傳輸模型中可以看出，RSSI 的測(cè)距結(jié)果受多種環(huán)境因素影響較大，如收發(fā)天線設(shè)計(jì)、多徑傳播、非視距傳播、直接路徑損耗等。在實(shí)際應(yīng)用中，測(cè)距精度大約在 10 米量級(jí)，遠(yuǎn)低于基于時(shí)間戳測(cè)距的方法。因此，基于 RSSI 的方法很少直接用于 UWB 定位。

　　三、飛行時(shí)間(TOF)/ 到達(dá)時(shí)間(TOA)

　　TOF(Time of Flight)/TOA(Time of Arrival)是通過(guò)記錄測(cè)距消息的收發(fā)時(shí)間戳來(lái)計(jì)算無(wú)線信號(hào)從發(fā)送設(shè)備到接收設(shè)備的傳播時(shí)間，再乘以光速?gòu)亩玫皆O(shè)備間的距離。根據(jù)測(cè)距消息的傳輸方式不同，可分為單向測(cè)距和雙向測(cè)距。單向測(cè)距中測(cè)距消息僅單向傳播，為獲得設(shè)備間的飛行時(shí)間需要雙方設(shè)備保持精確的時(shí)鐘同步，這使得系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)復(fù)雜度和成本較高。而雙向測(cè)距對(duì)雙方設(shè)備的時(shí)鐘同步?jīng)]有要求，系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)復(fù)雜度和成本很低，所以在實(shí)際應(yīng)用中主要關(guān)注雙向測(cè)距方案。

　　四、單邊雙向測(cè)距(SS-TWR)

　　SS-TWR(Single-Sided Two-Way Ranging)算法中，測(cè)距請(qǐng)求設(shè)備發(fā)起測(cè)距請(qǐng)求，測(cè)距響應(yīng)設(shè)備監(jiān)聽(tīng)并響應(yīng)測(cè)距請(qǐng)求。然后，測(cè)距請(qǐng)求設(shè)備利用所有時(shí)間戳信息計(jì)算出設(shè)備間的飛行時(shí)間。

　　五、到達(dá)角(AOA)到達(dá)相位差(PDOA)

　　AOA 和 PDOA 也是 UWB 定位中的重要方法，通過(guò)測(cè)量信號(hào)到達(dá)的角度或相位差來(lái)確定設(shè)備的位置。

　　總之，UWB 定位技術(shù)擁有多種不同的定位方法，每種方法都有其優(yōu)勢(shì)和適用場(chǎng)景。在實(shí)際應(yīng)用中，可以根據(jù)具體需求選擇合適的定位方法，以實(shí)現(xiàn)更準(zhǔn)確、高效的定位服務(wù)。