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快速實(shí)現(xiàn)精確到 10 厘米的實(shí)時(shí)定位系統(tǒng)

2512845 2022-11-25 | pdf | 392.37KB | 次下載 | 免費(fèi)

資料介紹

無(wú)線電定位系統(tǒng)已成為幾乎所有類型的移動(dòng)設(shè)備和相關(guān)應(yīng)用程序中無(wú)處不在的功能。在無(wú)線電定位方法中，基于超寬帶 (UWB) 射頻通信的實(shí)時(shí)定位系統(tǒng) (RTLS) 在確?？捎玫奈恢?a target='_blank' class='arckwlink_none'>信息方面發(fā)揮著核心作用，當(dāng)更熟悉的技術(shù)（如 GPS）無(wú)法提供覆蓋時(shí)。無(wú)線電定位系統(tǒng)已成為幾乎所有類型的移動(dòng)設(shè)備和相關(guān)應(yīng)用程序中無(wú)處不在的功能。在無(wú)線電定位方法中，基于超寬帶 (UWB) 射頻通信的實(shí)時(shí)定位系統(tǒng) (RTLS) 在確?？捎玫奈恢眯畔⒎矫姘l(fā)揮著核心作用，當(dāng)更熟悉的技術(shù)（如 GPS）無(wú)法提供覆蓋時(shí)。隨著對(duì)更精確 RTLS 的需求不斷增長(zhǎng)，開(kāi)發(fā)人員發(fā)現(xiàn)自己陷入了高精度方法的復(fù)雜性之中，例如雙向測(cè)距或到達(dá)時(shí)間差 (TDOA) 定位。隨著對(duì)更精確 RTLS 的需求不斷增長(zhǎng)，開(kāi)發(fā)人員發(fā)現(xiàn)自己陷入了高精度方法的復(fù)雜性之中，例如雙向測(cè)距或到達(dá)時(shí)間差 (TDOA) 定位。Decawave 的集成模塊和軟件為開(kāi)發(fā)人員提供了更簡(jiǎn)單的 RTLS 解決方案，能夠以最小的努力提供更準(zhǔn)確的定位結(jié)果。Decawave 的集成模塊和軟件為開(kāi)發(fā)人員提供了更簡(jiǎn)單的 RTLS 解決方案，能夠以最小的努力提供更準(zhǔn)確的定位結(jié)果。本文回顧了 RTLS 應(yīng)用程序和算法，包括雙向測(cè)距和 TDOA，并討論了不同 RTLS 方法中相關(guān)的實(shí)現(xiàn)權(quán)衡。然后，本文介紹了 Decawave UWB 收發(fā)器，強(qiáng)調(diào)了使用它進(jìn)行設(shè)計(jì)的具體要求。本文最后討論了 Decawave 軟件架構(gòu)和伴隨的固件開(kāi)發(fā)，說(shuō)明了在 Decawave 平臺(tái)上開(kāi)發(fā)用戶應(yīng)用程序的具體技術(shù)。本文回顧了 RTLS 應(yīng)用程序和算法，包括雙向測(cè)距和 TDOA，并討論了不同 RTLS 方法中相關(guān)的實(shí)現(xiàn)權(quán)衡。然后，本文介紹了 Decawave UWB 收發(fā)器，強(qiáng)調(diào)了使用它進(jìn)行設(shè)計(jì)的具體要求。本文最后討論了 Decawave 軟件架構(gòu)和伴隨的固件開(kāi)發(fā)，說(shuō)明了在 Decawave 平臺(tái)上開(kāi)發(fā)用戶應(yīng)用程序的具體技術(shù)。RTLS 系統(tǒng)的作用RTLS 系統(tǒng)的作用精密 RTLS 已成為確定位置或跟蹤辦公大樓、倉(cāng)庫(kù)、制造工廠和裝配線中人員或移動(dòng)資產(chǎn)的有效方法。在這種方法中，移動(dòng)對(duì)象（標(biāo)簽）使用 IEEE 802.15.4-2011 中針對(duì)低速率無(wú)線個(gè)域網(wǎng) (LR-WPAN) 指定的標(biāo)準(zhǔn)格式和 UWB 技術(shù)與固定位置設(shè)備（錨點(diǎn)）交換信息。通過(guò)確定標(biāo)簽和幾個(gè)錨點(diǎn)之間的距離，應(yīng)用程序可以確定標(biāo)簽相對(duì)于那些已知錨點(diǎn)的相對(duì)位置——從而確定標(biāo)簽的絕對(duì)位置。精密 RTLS 已成為確定位置或跟蹤辦公大樓、倉(cāng)庫(kù)、制造工廠和裝配線中人員或移動(dòng)資產(chǎn)的有效方法。在這種方法中，移動(dòng)對(duì)象（標(biāo)簽）使用 IEEE 802.15.4-2011 中針對(duì)低速率無(wú)線個(gè)域網(wǎng) (LR-WPAN) 指定的標(biāo)準(zhǔn)格式和 UWB 技術(shù)與固定位置設(shè)備（錨點(diǎn)）交換信息。通過(guò)確定標(biāo)簽和幾個(gè)錨點(diǎn)之間的距離，應(yīng)用程序可以確定標(biāo)簽相對(duì)于那些已知錨點(diǎn)的相對(duì)位置——從而確定標(biāo)簽的絕對(duì)位置。實(shí)時(shí)定位系統(tǒng)方法實(shí)時(shí)定位系統(tǒng)方法RTLS 應(yīng)用程序使用多種技術(shù)來(lái)確定距離。在最簡(jiǎn)單的方法中，應(yīng)用程序或標(biāo)簽可以使用大多數(shù)收發(fā)器可用的接收信號(hào)強(qiáng)度指示器 (RSSI) 參數(shù)來(lái)評(píng)估標(biāo)簽相對(duì)于發(fā)射錨點(diǎn)的位置。由于影響鏈路預(yù)算的因素很多，這種方法最多只能提供一個(gè)粗略的位置估計(jì)。相比之下，許多新興的基于 RTLS 的應(yīng)用程序需要確定幾厘米內(nèi)的絕對(duì)位置。RTLS 應(yīng)用程序使用多種技術(shù)來(lái)確定距離。在最簡(jiǎn)單的方法中，應(yīng)用程序或標(biāo)簽可以使用大多數(shù)收發(fā)器可用的接收信號(hào)強(qiáng)度指示器 (RSSI) 參數(shù)來(lái)評(píng)估標(biāo)簽相對(duì)于發(fā)射錨點(diǎn)的位置。由于影響鏈路預(yù)算的因素很多，這種方法最多只能提供一個(gè)粗略的位置估計(jì)。相比之下，許多新興的基于 RTLS 的應(yīng)用程序需要確定幾厘米內(nèi)的絕對(duì)位置。高精度 RTLS 使用飛行時(shí)間方法，這些方法在很大程度上不受 RF 信號(hào)強(qiáng)度變化的顯著變化的影響。在這種方法中，可以通過(guò)測(cè)量射頻信號(hào)從標(biāo)簽傳遞到多個(gè)錨點(diǎn)所需的時(shí)間來(lái)確定標(biāo)簽的位置。使用已知的 RF 信號(hào)在空氣中的傳播延遲，RTLS 應(yīng)用程序可以將飛行時(shí)間轉(zhuǎn)換為距離。高精度 RTLS 使用飛行時(shí)間方法，這些方法在很大程度上不受 RF 信號(hào)強(qiáng)度變化的顯著變化的影響。在這種方法中，可以通過(guò)測(cè)量射頻信號(hào)從標(biāo)簽傳遞到多個(gè)錨點(diǎn)所需的時(shí)間來(lái)確定標(biāo)簽的位置。使用已知的 RF 信號(hào)在空氣中的傳播延遲，RTLS 應(yīng)用程序可以將飛行時(shí)間轉(zhuǎn)換為距離。例如，如果發(fā)現(xiàn)標(biāo)簽與三個(gè)錨中的每一個(gè)之間的飛行時(shí)間完全相同。只有當(dāng)標(biāo)簽與這些錨點(diǎn)等距時(shí)，這種情況才會(huì)合理發(fā)生。由于應(yīng)用程序知道每個(gè)錨點(diǎn)的確切位置，因此它可以確定標(biāo)簽的絕對(duì)位置。例如，如果發(fā)現(xiàn)標(biāo)簽與三個(gè)錨中的每一個(gè)之間的飛行時(shí)間完全相同。