2024-08-09 10:13:41
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無線定位系統(tǒng)定位功能的實現(xiàn)，通常是通過測量與位置信息相關(guān)的變量，并建立對應(yīng)的數(shù)學(xué)模型，然后通過測得的變量值和對應(yīng)的數(shù)學(xué)模型相結(jié)合計算出目標(biāo)點的坐 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)測量與 位置相關(guān)的數(shù)據(jù)，利用幾何三角關(guān)系計算出目標(biāo)物體的位置坐標(biāo)。根據(jù)測量參數(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(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(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。 通過測量與多個已知坐標(biāo)發(fā)射點之間的距離，換算出移動點的坐標(biāo)值。這種方式的關(guān)鍵是要準(zhǔn)確的建立無線電信號強度衰落數(shù)學(xué)模型。只有當(dāng)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(guān)，而是多種因素作用的結(jié)果，所以這種定位方式在實際應(yīng)用中定位精度不高。這種方式的優(yōu)點在于實現(xiàn)簡單，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)的軟件就可以實現(xiàn)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(biāo)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(biāo)簽點到各個固定基站之間的距離。
為了準(zhǔn)確測量無線信號在基站和標(biāo)簽點之間的傳播時間，要求標(biāo)簽點和基站都具有非常準(zhǔn)確的時鐘，并且標(biāo)簽點和各個基站的時鐘需要嚴(yán)格同步。在實際應(yīng)用中要實 現(xiàn)這點是十分困難的，因為標(biāo)簽點處于運動狀態(tài)，傳播時延是未知的，基站和標(biāo)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(yīng)的算法來估算出標(biāo)簽點的位置，這也會引入一定的誤差，并增加了實現(xiàn)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(biāo)簽點到達兩個基站所用時間的差值來計算標(biāo)簽點的位置。它和 TOA 方式相比在于它不要求標(biāo)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(yōu)點在于它不需要標(biāo)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(tài)的，實現(xiàn)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(xiàn)，得到了廣泛的應(yīng)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(biāo)簽點發(fā)射信號的入射角度， 這樣就得到一條從基站到標(biāo)簽點方向的直線，標(biāo)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(biāo)簽點的位置，可以通過角度和三角關(guān)系算出標(biāo)簽點的坐標(biāo)。
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(xiàn)定位模糊的狀況。為準(zhǔn)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(dāng)標(biāo)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(yōu)點，相互補充。目前應(yīng)用最廣泛的是 TOA、TDOA和混合定位技術(shù)。