¿Qué algoritmos están involucrados en UWB?
Tres algoritmos de posicionamiento comúnmente utilizados para el posicionamiento UWB de banda ultraancha incluyen el algoritmo de posicionamiento TDOA, el algoritmo de posicionamiento TOF y el algoritmo de posicionamiento TOA.
(1) Algoritmo de posicionamiento TOF
El método de posicionamiento basado en TOF y el método de posicionamiento basado en TOA son esencialmente los mismos. El rango TOF no depende del tiempo entre la estación base y la estación base. etiqueta Sincronización, por lo que no hay ningún error causado por la desviación de la sincronización del reloj, pero el tiempo del método de rango TOF depende de la precisión del reloj, y la compensación del reloj generará errores. Para reducir el error de alcance causado por el desplazamiento del reloj, generalmente se utiliza un método de medición bidireccional, es decir, la estación base remota envía la información de alcance, la etiqueta recibe la información de alcance y responde, y luego la etiqueta inicia el alcance. información, y la estación base remota responde, el intervalo de tiempo entre los dos se reduce promediando el tiempo de vuelo, mejorando así la precisión del alcance.
(ii) Algoritmo de posicionamiento TDOA
El método de posicionamiento basado en TDOA también se denomina posicionamiento hiperbólico. Su principio es medir la diferencia de tiempo de propagación de las señales UWB desde etiquetas UWB a dos UWB. estaciones base Para obtener la diferencia de distancia fija entre la etiqueta UWB y las dos estaciones base UWB. El algoritmo TDOA es una mejora del algoritmo TOA. No utiliza directamente el tiempo de llegada de la señal, sino que utiliza la diferencia de tiempo entre múltiples estaciones base UWB para recibir señales para determinar la ubicación del objetivo en movimiento. Por lo tanto, en comparación con TOA, no necesita agregar marcas de tiempo especiales para la sincronización del reloj y la precisión del posicionamiento ha mejorado relativamente.
(3) Algoritmo de posicionamiento TOA
El algoritmo de posicionamiento TOA es "tiempo de llegada". Este método de posicionamiento se logra mediante múltiples comunicaciones entre la estación base UWB y la etiqueta UWB. Para ser más fiable en aplicaciones prácticas, a menudo no sólo es necesario utilizar dos comunicaciones para medir la distancia, sino que también es más complicado. Las comunicaciones múltiples mejoran la precisión.
Para el posicionamiento espacial, simplemente utilice el método SX (Sphere Intersection) para derivar las coordenadas finales.
Se puede observar que para localizar una vez, se deben realizar dos comunicaciones entre cada estación base UWB y la etiqueta UWB, por lo que este método de posicionamiento también se denomina "distancia bidireccional" o "TWR". "para abreviar. Las ventajas de este método de posicionamiento radican en su conveniencia de implementación y tolerancia del hardware. Solo requiere varias estaciones base UWB ubicadas en diferentes ubicaciones y una etiqueta UWB para ubicar. Las desventajas son, naturalmente, la velocidad del posicionamiento y la calidad de cada comunicación. estar garantizado, y un par de estaciones base UWB/etiquetas UWB no pueden autocalibrarse, por lo que la precisión, naturalmente, se verá afectada.
TDOA, o "Diferencia horaria de llegada", es un modo que utiliza dos estaciones base UWB y una etiqueta UWB para lograr una única medición de alcance. En este modo, varias estaciones base UWB con relojes completamente sincronizados recibirán paquetes de datos de una etiqueta UWB al mismo tiempo, y el mismo paquete de datos de transmisión enviado por la misma etiqueta UWB llegará a diferentes estaciones base UWB en diferentes ubicaciones en diferentes momentos. Por lo tanto, se puede utilizar el siguiente algoritmo:
1. La etiqueta UWB envía un paquete de difusión.
2. Dos estaciones base UWB reciben el mismo paquete de datos. La estación base UWB 1 recibe el paquete de datos en el momento T1 y la estación base UWB 2 recibe el paquete de datos en el momento T1.
3. Calcula la diferencia horaria Td = T2 - T1.
4. Se pueden obtener al menos tres conjuntos de información por pares para cuatro estaciones base UWB.
5. Las coordenadas espaciales de las etiquetas UWB se pueden resolver mediante métodos matemáticos (coordenadas múltiples).
Debido a la complejidad del algoritmo, no entraremos en detalles aquí. Se puede ver que la ventaja de TDOA es, en primer lugar, que reduce en gran medida el número de comunicaciones para un solo posicionamiento y, en segundo lugar, que debido a que utiliza la diferencia de tiempo en lugar del tiempo absoluto para determinar el alcance, su precisión es ligeramente mayor que la de TOA. Sin embargo, para garantizar que los relojes de cada estación base UWB en el sistema TDOA deban estar estrictamente sincronizados, la solución del sistema de posicionamiento UWB de SKYLAB/95POWER se basa en el algoritmo de posicionamiento TDOA. Dependiendo del entorno de posicionamiento del sitio, el error de precisión. mide entre 10 cm y 30 cm. Las soluciones y el hardware de posicionamiento UWB se utilizan ampliamente en túneles, subestaciones, centrales eléctricas, prisiones y otros lugares donde es necesario ubicar personas.