纵观以UWB技术为核心的应用与电厂、化工厂等工业企业人员定位系统,在定位精度上都声称能够达到厘米级精准,然而实际应用上却总是差了些许意思。任何产品都有理论值与实际值,例如某些新能源汽车号称标准续航300公里,但实际上可能连200都不到,某些手机号称可以待机7天,也没见有多少人能坚持1天不充电的。定位系统同样如此,不管是UWB技术,还是WIFI、蓝牙技术等等,抛开实际应用场景及部署情况谈精度都是耍流氓。
TOF
飞行时间法(Time of flight,TOF)是一种双向测距技术,它通过测量UWB信号在基站与标签之间往返的飞行时间来计算距离。根据数学关系,一点到已知点的距离为常数,那么这点一定在以已知点为圆心,以该常数为半径的圆上。有两个已知点,就有两个交点。以三个已知点和距离作三个圆,他们交于同一个点,该点就是标签的位置。
基于TOF的定位方法测距不依赖基站与标签的时间同步,故没有时钟同步偏差带来的误差,但TOF测距方法的时间取决于时钟精度,时钟偏移会带来误差。为了减少时钟偏移量造成的测距误差,通常采用正反两个方向的测量方法,即远端基站发送测距信息,标签接收测距信息并回复,然后再由标签发起测距信息,远端基站回复,通过求取飞行时间平均值,减少两者之间的时间偏移,从而提高测距精度。
TDOA
到达时间差(Time Differenceof Arrival,TDOA)是一种利用到达时间差进行定位的方法又称为双曲线定位。标签卡对外发送一次UWB信号,在标签定位距离内的所有基站都会收到无线信号,如果有两个已知坐标点的基站收到信号,标签和基站的距离间隔不同,因此这两个收到信号的时间节点是不一样的,根据数学关系,到已知两点为常数的点,一定处于以这两点为焦点的双曲线上。那么有四个已知点(四个定位基站)就会有四条双曲线,四条双曲线交于一点就是标签的位置。
TDOA算法并不是直接利用信号到达时间,而是利用多个基站接收到信号的时间差来确定移动目标的位置。因此与TOA相比并不需要加入专门的时间戳来进行时钟同步,定位精度相对有所提高。
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