UWB 定位

# 测距技术

tof

time of flight, 双向测距

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。

toa

time of arrival, 同tof?

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。

基站间需要严格时间同步
RSSReceived Signal Strength  接受信号强度
AOAAngle of Arrival, 到达角度估计基站数目要求少

定位误差相对较大

角度测量误差与距离高度非线性相关

功耗较高

PDOA(Phase Difference of Arrival)通过计算信号到达不同位置接收天线的相位差值来计算信号的接收方向
TWRtwo-way ranging 双向测距

部署简单,基于tof

不需要系统时间同步

# 适用场景

两种算法各自适合什么样的场景呢?TOF适合环境较为复杂的应用场景,例如制造型工厂、电厂、化工厂、办公楼等。TDOA适合环境空旷较为简单的应用场景,例如户外运动、仓库等。TOF、TDOA选择的参考依据可以从标签的续航能力、定位精度、单区域支持标签容量、安装环境、标签是否支持反向数据控制(例如振动)等。

在实际应用中,有很多因素会影响精度,要想提高精度,需要在干扰的源头上要有所控制。基站安装的位置不能贴近大面积金属,远离玻璃窗户、玻璃墙壁、液体容器、日光灯、大型机械设备、高功率无线电装置等。天线的安装要与地面垂直。其次,标签的佩戴方式。由于人体对UWB的信号具有很强的吸收力,所以标签贴近胸口会明显影响精度。难以排除的多径效应,由于电磁波在空间传播时会经过一些金属或其他介质的反射,导致多径效应的不可避免。因此该部分对精度的影响只能通过后期对采样的处理以及算法来弥补。

# 行业内公司

Ubisense、Zebra、清研讯科 (来自知乎)

# uwb 最小二乘测距

uwb position 坐标解算

基于测距和RSSI定位原理

三边定位、加权三边定位、三角形质心法

# uwb-imu

uwb-imu-eskf

uwb ekf google

# 最小二乘

最小二乘法1

# 参考

uwb 原理与场景限制

UWBLoc_优快云

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