超寬帶定位是一種非常先進(jìn)而且精準(zhǔn)的技術(shù)，可以滿足現(xiàn)在各種遠(yuǎn)距離無(wú)線通信的需求。在使用具有優(yōu)勢(shì)的超寬帶定位技術(shù)時(shí)，要想獲得精確的定位就要使用合理的算法，那么有哪些常見(jiàn)的超寬帶定位算法呢？下面小編來(lái)為大家簡(jiǎn)單的介紹幾個(gè)常見(jiàn)算法。

超寬帶定位有哪幾種常用的算法

1、RSS法

超寬帶定位在使用RSS算法的時(shí)候可以通過(guò)測(cè)量節(jié)點(diǎn)間的能量來(lái)估計(jì)目標(biāo)與接收機(jī)之間的距離，由于接收信號(hào)的強(qiáng)度與傳播的距離成反比，因此，距離的估算可以通過(guò)發(fā)射信號(hào)的強(qiáng)度和接收信號(hào)的強(qiáng)度利用衰減模型繁衍得到。超寬帶定位的這種算法操作簡(jiǎn)單，而且成本也很低，但是在計(jì)算時(shí)需要考慮多徑衰弱和陰影效應(yīng)的影響。

2、AOA法

AOA算法能測(cè)量未知點(diǎn)和參考點(diǎn)之間的角度并計(jì)算目標(biāo)的位置。超寬帶定位系統(tǒng)通過(guò)多個(gè)基站測(cè)量從定位目標(biāo)最先到達(dá)接收機(jī)的信號(hào)的到達(dá)角度，從而估計(jì)出定位目標(biāo)的位置。如果區(qū)域內(nèi)的障礙物比較少，則可以利用AOA算法獲得較高的定位精度，但是如果定位區(qū)域內(nèi)的障礙物比較多，那么就要考慮多徑效應(yīng)的影響。

3、TOA/TDOA法

當(dāng)超寬帶定位使用AOA方法來(lái)計(jì)算時(shí)，由于多路徑效應(yīng)和接收機(jī)天線的限制，往往需要較多的傳感器同時(shí)工作，這樣會(huì)增加系統(tǒng)的應(yīng)用成本。而利用TOA/TDOA聯(lián)合定位算法，可以減少同時(shí)工作的傳感器數(shù)量，并且獲得待定位目標(biāo)的三維坐標(biāo)。

TOA即“到達(dá)時(shí)間”，這種方式定位是通過(guò)Anchor和Tag之間的多次通信實(shí)現(xiàn)的，如下圖：

1、Anchor首先發(fā)給Tag一個(gè)包，同時(shí)記錄下Anchor當(dāng)前的時(shí)間信息，記為T1。

2、Tag收到基站的信息，返回一個(gè)ACK。

3、 Anchor收到Tag的ACK，記錄當(dāng)前的時(shí)間信息，記為T2。

4、Anchor計(jì)算時(shí)間差Tr = T2 - T1，并且根據(jù)此計(jì)算出距離。

d = c * Tr / 2 其中c為光速。

當(dāng)然，實(shí)際應(yīng)用中為了更加靠譜，往往不僅僅是利用兩次通信來(lái)測(cè)距，還會(huì)有更加復(fù)雜的多次通信來(lái)提高精度。

對(duì)于空間定位，只需要利用SX（球面相交法）便可以得出最后的坐標(biāo)。

可見(jiàn)，為了一次定位，每個(gè)Anchor和Tag之間要進(jìn)行兩次通信，故又將這種定位方式稱為“Two-way-ranging”。這種定位的優(yōu)勢(shì)在于其實(shí)現(xiàn)的便捷性和對(duì)硬件的寬容，只需要有幾個(gè)擺放在不同位置的Anchor和一個(gè)Tag便可進(jìn)行定位，而缺點(diǎn)嘛。。。首先自然是定位速度了，其次，由于每次通信的質(zhì)量無(wú)法保證，而一對(duì)Anchor/Tag又無(wú)法做自我的校準(zhǔn)，精度自然也會(huì)受到影響。

TODA即“到達(dá)時(shí)間差”，這種方式的一次測(cè)距是由兩個(gè)Anchor和一個(gè)Tag實(shí)現(xiàn)的。在這種模式下，多個(gè)時(shí)鐘完全同步的Anchor同時(shí)接受來(lái)自一個(gè)Tag的包，對(duì)于不同位置的Anchor，同一個(gè)Tag的同一次廣播包到達(dá)的時(shí)間是不同的，所以便有有以下算法：

1、Tag發(fā)出一個(gè)廣播包。

2、 兩個(gè)Anchor接收到同一個(gè)包，Anchor1接收到的時(shí)間為T1，Anchor2接收到的時(shí)間為T1。

3、計(jì)算時(shí)間差Td = T2 - T1。

4、 對(duì)于至少四個(gè)Anchor，可以得到三組這樣的兩兩之間的信息。

5、通過(guò)數(shù)學(xué)方法（multi-lateration）可以解算出Tag的空間坐標(biāo)。

由于算法比較復(fù)雜，這里不再贅述。由此可見(jiàn)，TDOA的優(yōu)勢(shì)首先在于一次定位的通信次數(shù)顯著減少，其次由于是用時(shí)間差而非絕對(duì)時(shí)間進(jìn)行測(cè)距，其精度也比TOA高出一些。但優(yōu)勢(shì)總是以一些代價(jià)換來(lái)的，TDOA系統(tǒng)中各個(gè)Anchor的時(shí)鐘必須嚴(yán)格同步，由于這種定位本質(zhì)上是依賴于光速的，所以1ns的固有時(shí)鐘誤差便可以造成30cm的固有距離誤差，這一點(diǎn)顯然是不可接受的。而要打造一個(gè)間距比較大的精確同步系統(tǒng)成本又是比較高昂的。