等先进的理论和原则
利用独特的属性罗拉®物理层,SX1280劳拉调制解调器可以提供远程数据通信和往返飞行时间(RTToF)距离测量(Semtech公司)。在本文中,我们提出一个新的距离度量方式操作。这种新模式各种先进的。
而不是积极交换时间信息、先进等让我们被动地听到等交流。这个特性允许收益方面的额外的位置信息,在传感器网络的情况下,更高的容量。
了解先进的范围是如何工作的,以及如何实现这些利益,我们首先开始重新审视传统RTToF测距。
不等
RTToF距离测量的基本原理如下说明。在第一个图中,包括请求发送从主到奴隶。在同一时刻,主传送请求,它也开始内部定时器。
无线电波将以光速传播,如果在射程内,到达,等收到的奴隶在波传播时间从主人的奴隶,T女士。
左边的图片显示了主之间的沟通,米奴隶,年代。右边的图像描绘的快照时刻等大师的发出请求到达的奴隶。(我们将遵循这些约定在我们解释)。
图1:RTToF原则:包括请求
在配置系统中,所有的处理延迟校准[1][2]。这意味着我们可以考虑奴隶作为一个活跃的应答器,重新发送一个同步版本的请求。这包括反应需要时间(TSM)传播从奴隶的主人,具有定时往返延迟的奴隶。
图2:RTToF原则:包括响应
传播从主人的奴隶,和回来,遵循相同的物理路径,这意味着往返延迟传播代表的两倍时间从主人的奴隶。因为我们知道,无线电波以光速传播,时间和距离是等价的。因此,包括测量的输出是一个距离,代表我们可以指望的半径定位的奴隶。
图3:RTToF距离测量
测距的定位
扩展RTToF测距的定位很简单。在下图中,我们显示与固定收音机,已知位置-被称为锚锚的象征。移动单位我们试图定位中心,我们将参考的标签。
这里,主持人承担的角色包括掌握和执行一系列顺序等交流的距离(如上所述)来确定每个主人的奴隶。我们可以使用这些测量结果trilaterate标签的位置通过寻找每个锚绕圈范围的交集,说明:
图4:距离测量三边测量
因为已知的范围是在每一个主人,这个例子是适合定位对象使用一个固定的基础设施。然而,值得注意的是,主人和奴隶之间可以逆转的角色定位和标记。第二种方法更适合移动节点的情况下试图确定自己的位置。
等性能
本地化,比如描绘在前一节中,有一个有限的测量精度。回忆,精度是衡量的绝对精度等操作,精度是衡量结果的传播,底层精密的往返飞行时间不等SX1280如下所示,在Cramer-Rao下界(CRLB)模型理论视距(LoS)条件[1]:
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图5:理论洛杉矶测距精度:克莱默Rao下界(CRLB)
上面的图描绘了理想的理论。然而,情况复杂的多路径传播。这是用(建立)所示。在接下来的例子中,因为主人和奴隶之间的直接路径位置是阻碍,无线电波反射路径。这些反射路径都超过视距(LoS)路径,所以往往导致范围的高估。这种效应最显著的视线外当主人和奴隶之间的路径(仿真结果)。然而,多路径效应也可以出现在洛杉矶的环境中,例如,从墙壁和天花板。
下图显示了一个仿真结果环境不等主人和奴隶之间多路径传播的结果。
图6:洛杉矶环境导致多路径传播
精度因子
网关的位置相对于对象坐落在决定结果准确性是至关重要的。精度因子对位置的几何对象的基于锚基础设施。这就是所谓的几何精度因子(GDOP)。
在简化情况下,我们只需关注二维(2 d)水平精度因子(HDOP)。该方法计算HDOP是超出了本文的范围;我们遵循[3]中描述的方法。在这里,我们假设四个锚定位情况单位和职位在一系列5 km-one每个北方,南方,东方和西方计算结果精度因子。
结果如下所示在2 d平面,与彩色地图的强度的增加HDOP,这对应于降低精度。图的解释很简单:我们把底层的精度,或传播的结果,我们的范围HDOP估计的位置来确定最终的位置精度。因此一个HDOP > 1意味着降低精度。
图7:HDOP等测量
这个理论结果的含义是一个标签将更精确的定位区域内由四个锚和分隔开的,我们这个区域以外的旅行,所以实现位置精度降低。