2024-08-09 10:13:41
632
無線定位系統定位功能的實現，通常是通過測量與位置信息相關的變量，并建立對應的數學模型，然后通過測得的變量值和對應的數學模型相結合計算出目標點的坐 標。其中，應用最為廣泛的是基于三角關系的定位技術，這種定位技術是根據測量與 位置相關的數據，利用幾何三角關系計算出目標物體的位置坐標。根據測量參數的不 同，還可以將基于三角關系的定位技術細分為基于接收信號強度(RSSI )的定位、基 于信號到達時間(TOA )的定位、基于信號到達時間差(TDOA )的定位和基于信號到達角度(AOA )的定位等。
(1 ) 基于接收信號強度的定位(RSSI)
基于接收信號強度的定位技術是在已知發射信號強度的前提下，測量接收端接收到信號的強度，根據所在環境的信道衰落模型估算出接收端與發射端之間的距離。 通過測量與多個已知坐標發射點之間的距離，換算出移動點的坐標值。這種方式的關鍵是要準確的建立無線電信號強度衰落數學模型。只有當建立的衰落模型與實際衰落情況較好匹配時，才能獲得理想的定位精度。但是，無線電信號在傳播過程中能量的 衰減不是只與傳播距離有關，而是多種因素作用的結果，所以這種定位方式在實際應用中定位精度不高。這種方式的優點在于實現簡單，費用較低，特別是在 GSM 通信網絡定位中，它不需要改變移動終端和基站的硬件結構，只需要添加相應的軟件就可以實現定位，因此也得到了較高的重視。
北峰BP660單北斗定位對講機
(2 ) 基于信號到達時間的定位(TOA)
基于信號到達時間的定位的基本方法是同時測量無線信號從標簽點到多個固定基站之間的傳播時間，由無線電信號的傳播速度等于光速c = 3 +108 m / s ，可以計算 出標簽點到各個固定基站之間的距離。
為了準確測量無線信號在基站和標簽點之間的傳播時間，要求標簽點和基站都具有非常準確的時鐘，并且標簽點和各個基站的時鐘需要嚴格同步。在實際應用中要實 現這點是十分困難的，因為標簽點處于運動狀態，傳播時延是未知的，基站和標簽點 之間的時鐘肯定存在一定的誤差。此外，因為非視距(NLOS )等因素的影響，三個圓最終可能并不交于一點，需要通過相應的算法來估算出標簽點的位置，這也會引入一定的誤差，并增加了實現的難度。
(3 ) 基于信號到達時間差的定位(TDOA)
基于信號到達時間差的定位是通過測量信號從標簽點到達兩個基站所用時間的差值來計算標簽點的位置。它和 TOA 方式相比在于它不要求標簽點和基站之間的時鐘同步。
與 TOA 方式相比，TDOA 定位方式的優點在于它不需要標簽點和基站之間的時鐘同步，只需要基站間的時鐘同步。因為基站是處于固定狀態的，實現基站間的時間同步難度相對較低，所以 TDOA 方式比 TOA 方式更易于實現，得到了廣泛的應用。
(4 ) 基于信號到達角度的定位(AOA)
基于信號到達角度的定位是通過基站的天線檢測出標簽點發射信號的入射角度， 這樣就得到一條從基站到標簽點方向的直線，標簽點與兩個基站進行測量則兩條直線 將交于一點，這點就是標簽點的位置，可以通過角度和三角關系算出標簽點的坐標。
AOA 定位方式只需要兩個基站就可以完成定位，并且兩個條直線只有一個交點，不會出現定位模糊的狀況。為準確測量信號的入射角度，所以 AOA 必須工作在視距傳播條件下當標簽點與基站間的距離較遠時，微小的角度誤差都會帶來很大的距離誤差。并且 AOA 方式必須使用方向性天線，如智能天性陣列，因此成本相對較高。
除了上述幾種方式，還有同時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點，相互補充。目前應用最廣泛的是 TOA、TDOA和混合定位技術。