UWB定位的3种算法:TWR、TOA和TDOA算法
UWB定位的3种算法:TWR、TOA和TDOA算法
文章目录
- UWB定位的3种算法:TWR、TOA和TDOA算法
- UWB定位技术
- 一、TER定位算法
- 二、 TOA定位算法
- 三、 TDOA定位算法
UWB定位技术
UWB 定位原理和卫星导航定位原理相类似,由多个定位基站和定位标签组成。定位基站位置已知,定位标签由人员携带或安装在移动的设备上。标签按照一定的频率向外发射脉冲信号与已知位置的定位基站进行通信,通过飞行时间法测得定位标签与每个定位基站的距离,最后将测得的距离数据计算得到定位标签的位置。
一、TER定位算法
UWB 的 TWR(双向测距法)定位算法利用标签和基站之间的往返飞行时间(TOF)计算标签到基站之间的距离,最后通过三边定位算法计算标签的位置。这种方法需要标签和基站同时具备发送和接收信号的能力,在测量中既要接收信号,也要发送信号,通过计算各自发送和接收消息的时间间隔,从而实现标签和基站之间距离的测量。UWB 双向测距法分为单边双向测距法(SS-TWR)和双边双向测距法(DS-TWR)。
Tround ——基站发送消息到标签和接收到回复消息的时间间隔;
Treply ——标签接收到基站消息和发送回复消息的延时;
Tprop ——消息在基站和标签之间的飞行时间。
单边双向测量法测量流程为:基站首先发送消息给标签,并记录此时的时间戳,标签接收到设备发送的消息后记录此时标签的时间戳,然后延时Treply,发送回复消息给基站,并记录下发送的时间戳,基站收到消息后记录接收的时间戳。通过基站和标签各自的发送、接收消息的时间戳,计算出时间间隔,从而得到往返飞行时间的平均值。基站与标签之间的飞行时间为:
由于Tround和Treply都是基于基站和标签自身的时钟计算得到的,本地时钟误差能够抵消,但是基站和标签之间存在微小的时钟偏移,假设基站和标签的时钟偏移分别为eA 和eB ,因此得到飞行时间会随着Treply
的增加而增加。式(2.2)为单边双向测距法产生的飞行时间误差:
消息飞行时间Treply包括基站装载数据、发送数据的时间以及标签接收到基站发送的消息的时间。Tr
eply越小,测量得到的距离越准确。
由单边双向测距法得到基站和标签之间距离后,可以通过三边定位算法确定标签的位置。三边定位算法至少需要三个基站才能确定标签的位置。其原理是:三个基站和一个标签位于同一平面,且三个基站不共线。 以三个基站坐标为圆心,三个基站到标签的距离为半径画出三个相交的圆,其交点即为标签的坐标。
计算标签位置的公式:
二、 TOA定位算法
TOA(到达时间法)定位算法通过分别测量标签到是三个或者更多基站之间的飞行时间,然后通过三边定位算法进行定位。TOA 法的原理和上述双边测距法原理类似,但是 TOA 定位法要求所有的标签和基站保持时间同步,因此不需要像双边双向测距法采用多次往返时间测量标签和基站之间飞行时间,而是采用测量单次飞行时间的方式,减少了测量所花费的时间。
假设飞行速度为 c ,采用三个基站一个标签的方式对标签进行定位,其计算公式如下:
三、 TDOA定位算法
TDOA 定位算法通过测量两个不同基站与标签之间的传输时间差进行定位。由于一组双曲线无法确定标签的位置,因此至少需要三个基站才能够对标签进行定位。
TDOA 定位算法下标签位置的计算公式:
各基站之间的时间差可以由式计算:
虽然和 TOA 算法相比,TDOA 减少了基站和标签之间的同步,但是由于基站和标签内部的噪声以及外部干扰影响,可能会导致无法确认标签的位置。因此采用最小二乘法进行求解:
展开可得:
化简:
令K1=x12+y12,K2=x22+y22,K3=x32+y32。
矩阵转换:
UWB定位的3种算法:TWR、TOA和TDOA算法相关推荐
- TOA与TDOA算法实现【MATLAB】
TOA与TDOA算法原理 csdn的公式编辑器用的不是很习惯,所以有些部分直接上传word截图.其中也有我的老师给的部分推导. TOA算法实现 首先就是根据基站位置绘圆,半径则为目标到基站的距离.也就 ...
- UWB定位: 第二篇 . 原理
UWB定位系列专题: UWB定位: 第一篇 . 简介 UWB定位: 第二篇 . 原理 UWB定位: 第三篇 . 市场分析 UWB定位: 第四篇 . Apple Iphone11 U1芯片 & ...
- UWB定位技术下的隧道定位监测系统真的如此受欢迎吗-新导智能
近几年,定位技能在各职业均展示出了广阔的商场前景.在此背景下,蓝牙定位.Wi-Fi定位.RFID定位等技能纷纷进入商场,为不同职业的定位需求贡献了诸多行之有效的方位服务计划.但像RFID等技能虽然在定 ...
- 【大话UWB定位】之分毫不差:时间同步
通过之前<[大话UWB定位]之核心命脉:TOF与TDOA>的介绍,我们可以知道TDOA需要测量到达时间差.如果说TDOA定位的前提是需要测量到达时间差,那么测量到达时间差的前提就是时间必须 ...
- 低成本高精度的定位技术-UWB定位
除了全球定位系统(GPS)在导航和室外环境的应用定位以外,人们对室内定位.短距离定位等应用不甚了解.随着各式各样的建筑的建立人们在室内的时间是室外的4倍,室内定位的需求也越来越大. UWB室内定位 未 ...
- UWB定位算法比较TDOA和TWR究竟哪个好
使用UWB技术进行定位时,有两种基本定位算法:基于差分飞行时间(TDOA)和双向测距(TWR)的UWB定位算法,这两种算法各有优劣,下面将进行比较. 超宽带是一种可用于室内定位的短距离无线电通信.与蓝 ...
- 【UWB 定位】测距TOA 和 TDOA详解
TOF定位方法 基于TOF的定位方法与基于TOA的定位方法在本质上是相同的,而TOF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 ...
- 无线基站定位服务器,UWB定位技术的三种定位方法
原标题:UWB定位技术的三种定位方法 UWB定位技术也称超宽带技术,与传统的窄带系统相比,具有穿透力强.功耗低.抗多径效果好.安全性高.系统复杂度低.能提供精确定位等优点.因此,超宽带技术可以应用于室 ...
- 技术前沿:超宽带UWB——定位你的人生
关注.星标公众号,直达精彩内容 来源:Qorvo半导体 定位技术如何改变世界 不管您相信与否,就在 20 年前,公众还无法轻易获取位置信息!2000 年 5 月,公众开始使用全球定位系统 (GPS) ...
最新文章
- 菜鸟学习JavaScript小实验之函数引用
- 【博客话题】我与Linux的不解情缘
- numpy报错:ValueError: numpy.ufunc size changed, may indicate binary incompatibility.
- LeetCode 2150. 找出数组中的所有孤独数字(哈希)
- LeetCode 162. 寻找峰值(二分查找)
- PHP 正在迅速死去
- 这些数据库领域的大事你知道多少?
- 计算机关闭的时候自动更新,win7自动更新关闭有什么影响_win7系统关闭自动更新的步骤-win7之家...
- 11.Doctrine2 (3)
- python连点封闭多边形_python实现根据给定坐标点生成多边形mask的例子
- string和数值之间的转换
- 学术墙报模板_【征集】|复旦大学2019博士生学术论坛之生命科学论坛墙报展
- Tiny4412 小试牛刀
- 手把手实现AI诗歌生成(AI写诗)
- gitlab安装配置
- Gentoo虚拟机安装教程
- 二极管对LDO的保护
- python拨打网络电话_python 网络电话
- Bootstrap 4中使用BootstrapTable时需要导入popper.js
- Google Dremel 理解
热门文章
- 方框加对勾怎么输入_word里如何往方框中加对号?带方框的对号怎么弄,原来是这样的...
- 动态内存分配Dynamic allocation(C语言划重点)
- 材质允许png格式的图片透明
- tp服务器有什么作用,tp路由器虚拟服务器能干嘛
- 基于java的微信公众平台开发视频教程
- BaoStock:使用python的baostock接口,查询除权除息信息
- 数据集的文字标签(label)转成数字标签
- Win11找不到显卡控制面板怎么办?
- oracle创建用户,授权connect,resource后无法建表
- python提取html中的href标签,如何使用Python从HTML获取href链接?