2024-08-09 10:13:41
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無(wú)線(xiàn)定位系統定位功能的實(shí)現，通常是通過(guò)測量與位置信息相關(guān)的變量，并建立對應的數學(xué)模型，然后通過(guò)測得的變量值和對應的數學(xué)模型相結合計算出目標點(diǎn)的坐 標。其中，應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)是根據測量與 位置相關(guān)的數據，利用幾何三角關(guān)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(guān)系的定位技術(shù)細分為基于接收信號強度(RSSI )的定位、基 于信號到達時(shí)間(TOA )的定位、基于信號到達時(shí)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(shù)是在已知發(fā)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(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)測量與多個(gè)已知坐標發(fā)射點(diǎn)之間的距離，換算出移動(dòng)點(diǎn)的坐標值。這種方式的關(guān)鍵是要準確的建立無(wú)線(xiàn)電信號強度衰落數學(xué)模型。只有當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(xiàn)電信號在傳播過(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果，所以這種定位方式在實(shí)際應用中定位精度不高。這種方式的優(yōu)點(diǎn)在于實(shí)現簡(jiǎn)單，費用較低，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構，只需要添加相應的軟件就可以實(shí)現定位，因此也得到了較高的重視。
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(2 ) 基于信號到達時(shí)間的定位(TOA)
基于信號到達時(shí)間的定位的基本方法是同時(shí)測量無(wú)線(xiàn)信號從標簽點(diǎn)到多個(gè)固定基站之間的傳播時(shí)間，由無(wú)線(xiàn)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(diǎn)到各個(gè)固定基站之間的距離。
為了準確測量無(wú)線(xiàn)信號在基站和標簽點(diǎn)之間的傳播時(shí)間，要求標簽點(diǎn)和基站都具有非常準確的時(shí)鐘，并且標簽點(diǎn)和各個(gè)基站的時(shí)鐘需要嚴格同步。在實(shí)際應用中要實(shí) 現這點(diǎn)是十分困難的，因為標簽點(diǎn)處于運動(dòng)狀態(tài)，傳播時(shí)延是未知的，基站和標簽點(diǎn) 之間的時(shí)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(gè)圓最終可能并不交于一點(diǎn)，需要通過(guò)相應的算法來(lái)估算出標簽點(diǎn)的位置，這也會(huì )引入一定的誤差，并增加了實(shí)現的難度。
(3 ) 基于信號到達時(shí)間差的定位(TDOA)
基于信號到達時(shí)間差的定位是通過(guò)測量信號從標簽點(diǎn)到達兩個(gè)基站所用時(shí)間的差值來(lái)計算標簽點(diǎn)的位置。它和 TOA 方式相比在于它不要求標簽點(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。因為基站是處于固定狀態(tài)的，實(shí)現基站間的時(shí)間同步難度相對較低，所以 TDOA 方式比 TOA 方式更易于實(shí)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(guò)基站的天線(xiàn)檢測出標簽點(diǎn)發(fā)射信號的入射角度， 這樣就得到一條從基站到標簽點(diǎn)方向的直線(xiàn)，標簽點(diǎn)與兩個(gè)基站進(jìn)行測量則兩條直線(xiàn) 將交于一點(diǎn)，這點(diǎn)就是標簽點(diǎn)的位置，可以通過(guò)角度和三角關(guān)系算出標簽點(diǎn)的坐標。
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(xiàn)只有一個(gè)交點(diǎn)，不會(huì )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(diǎn)與基站間的距離較遠時(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(xiàn)，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(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)，相互補充。目前應用最廣泛的是 TOA、TDOA和混合定位技術(shù)。