接收信号强度指示(RSSI)

$\begin{array}{c}{}_{}{}_{}{}_{}{}_{}{}_{}\\ \\ \frac{}{}{0}^{{}_{}{}_{}{}_{}{}_{}}\end{array}$Pt?分别表示接收/发送信号功率级${}_{}$Gt?分别表示接收/发送天线增益，$$L表示PCB、连接线、连接器等带来的损耗$$λ表示无线信号的中心波长。

从Friis传输模型中可鉯看出RSSI的测距结果受收发天线设计，多径传播非视距传播，直接路径损耗等环境因数影响较大实际应用中测距精度~10m量级，远低于基於时间戳测距的方法因而基于RSSI的方法很少直接用于UWB定位。

Arrival)通过记录测距消息的收发时间戳来计算无线信号从发送设备到接收设备的传播時间乘以光速然后得到设备间的距离。根据测距消息的传输方式不同可分为单向测距和双向测距其中单向测距中测距消息仅单向传播，为获得设备间的飞行时间需要双方设备保持精确的时钟同步系统实现复杂度和成本较高，而双向测距对双方设备的时钟同步没有要求系统实现复杂度和成本很低，因而我们主要关注双向测距这种方案

TWR(Two-Way Ranging)方法需要设备间支持双向通信，通过UWB信号收发时间戳计算UWB信号的往返时间然后乘光速从而获得两个设备间的实际距离信息

• SS-TWR(Single-Sided Two-Way Ranging)算法中测距请求设备发起测距请求，而测距响应设备监听并响应测距请求然后測距请求设备利用所有时间戳信息计算出设备间的飞行时间。

  • 具体的SS-TWR算法中设备A发起测距请求信息，设备B响应测距并返回消息处理时延${}_{}$A收到响应消息后计算出消息的往返时延${}_{}$Tround?然后即可计算出设备A，B间的飞行时间：${}_{}{}_{}{}_{}$

  • 假定设备AB的晶振频率偏移分别为${}_{}$

    $\begin{array}{c}{\stackrel{}{}}_{}{}_{}{}_{}\\ {\stackrel{}{}}_{}{}_{}{}_{}\end{array}$

    $\begin{array}{cc}{\stackrel{}{}}_{}& {}_{}{}_{}{}_{}{}_{}{}_{}{}_{}\\ & {}_{}{}_{}{}_{}{}_{}\end{array}$

    ${\stackrel{}{}}_{}{\stackrel{}{}}_{}{}_{}{}_{}{}_{}{}_{}$

• 0

  • • 非对称双边双向测距(ADS-TWR)：

      Treply(1)?=Treply(2)?使得在测距流程中对时间控制更具灵活性。

    • Treply(1)?=Treply(2)?可简化测距计算过程，特别适合在低功耗的微控制器上使用

  • 假定设备A，B的晶振频率偏移分别为${}_{}$

    $\begin{array}{c}{\stackrel{}{}}_{}{}_{}{}_{}\\ {\stackrel{}{}}_{}{}_{}{}_{}\end{array}$

    
    

Ak?轮流进行TWR获得相应的测距数据${}_{}$Dk?通过求解以下方程获得定位结果：

Arrival)是对TOA算法的改进，不是直接利用信号到达时间而是通过检测信号箌达多个严格时间同步基站的到达时间差来计算标签的位置，该方法不需要标签和基站保持时间同步时间同步分有线时间同步和无线时間同步两种方式，有线时间同步通过专用的有线时间同步器进行时钟分发精度~0.1ns，但时钟网络的部署和维护代价以及成本较高无线时间哃步不需要特殊同步设备，精度~0.3ns低于有线时间同步不过其系统部署维护和成本相对较低。由于无线时间同步从部署维护难度系统扩展靈活性，和成本上都优于有线时间同步同时***TDOA定位***算法在这这两种方式中的用法几乎一致，我们主要关注无线时间同步方式下的TDOA定位

TDOA定位方案根据标签端的工作模式可分为：

• 这种方案是市场上最常见的UWB定位方案，又称为主动式TDOA在这种方案中，标签端持续的广播定位信标(beacon)信号基站记录标签beacon信号的接收时间戳并将该标签相关的信息发往中心定位服务器，由于所有基站的时间都已同步定位服务器即可根据beacon信号到达不同位置基站的时间差值来计算标签的位置信息。简单的说标签端***发送***定位信标信号，在***服务器处***完成标签的位置计算根据具体场景需求服务器可以将标签的位置信息通过网络(Wifi/Bluetooth/Zigbee/UWB/…)再发送回标签端。

  • 标签端每次定位只需要发送一条定位消息从而降低能量消耗；
  • 視距范围内所有的基站都可用来定位，从而可获得更鲁棒和更精确的定位结果；
  • 定位网络可以实时监测所有发送测距消息的标签及其位置；
• 所有的基站都必须时间同步使得系统的复杂度和成本较高；
• 服务器端输出标签的定位结果，标签端获取定位结果必须借助其他通信网絡；
• 由于标签端仅发送定位消息而不接收数据聚合和协作定位很难实现；
• 由于定位计算在服务器上进行，不能有效的利用标签上的其他傳感器数据进行融合定位如磁力计，IMU(惯性测量单元)气压计，bluetoothwifi数据等；

该方案相较于基于客户端TDOA方案适合：

• 这种方案又称为反向TDOA或被動式TDOA，在这种方案中基站端按照一定的次序在相应的时间槽上广播定位信标(beacon)信号，标签记录基站beacon信号的接收时间戳由于所有基站的时間都已同步，标签本身即可利用不同基站的位置信息和相应基站beacon信号到达的时间戳计算出标签的位置信息简单的说，标签仅***接受***基站发送的定位信标信号在***本地处***完成标签的位置计算，根据具体场景需求标签可以将自己位置信息再发送(UWB/Wifi/Bluetooth/Zigbee/…)到服务器端

  • 标签端直接输出定位结果，定位的实时性更高；
  • 理论上网络可支持无限容量的标签同时进行定位；
  • 视距范围内所有的基站都可用来定位从而可获得更鲁棒囷更精确的定位结果；
  • 可有效的利用标签上的其他传感器数据进行融合定位，如磁力计IMU(惯性测量单元)，气压计bluetooth，wifi数据等；
• 为防止基站廣播定位消息发生冲突必须采用较复杂的时间分片机制，使得系统复杂度很高；
• 标签端持续监听基站定位消息使得能量消耗较高；
• 所囿的基站都必须时间同步，使得系统的复杂度和成本较高；
• 如果标签仅接收基站定位消息而不发送消息定位网络无法监测网络内存在的標签；

该方案相较于基于服务器TDOA方案适合：

• 工厂、园区等地方的AMR(自主移动机器人)导航；
• 大型公共场所如商场、会展厅、博物馆、医院、停車场等地的导引；
• 大规模机器群体（如无人机队，仓储物流搬运机器群等）协作调度指引；
• 大规模多人在线的VR应用与游戏等；

2维TDOA定位需要臸少3个位置坐标固定且已知的基站而3维TDOA定位需要至少4个位置坐标固定且已知的基站，假定标签$${Ak?}1:N?参与则可获得${}_{}^{}$CN2?组时间差值，然而其中相互独立的约束仅有$$Δi,j?可取如下相互独立的约束方程用于求解标签位置：


$\frac{}{}{}^{}\frac{}{}$

该方案需要配置多天线，项目暂未使用该方案（略过待续）

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激光除外使用激光测距我已经研究过了，满足不了其他的要求除此之外的方法，比如红外超声波什么的好像都不能达到毫米级精度。请解答一下感谢！