TDOA 定位算法
文章目录TDOA具体算法如下:解方程TDOA具体算法如下:假设测得标签到第n个基站接收到标签所发出的UWB信号的时刻分别为ti(i=1,2,3,4…n),且假设标签到第n个基站的距离为ri(i=1,2,3,4…n)在基站之间完全同步的情况下,得出定位标签相对于四组定位基站(假设1#、2#为第一组,2#、3#为第二组,3#、4#为第三组,4#、1#为第四组)的距离差di12~di14为:假设空间布有
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TDOA具体算法如下:
假设测得标签到第n个基站接收到标签所发出的UWB信号的时刻分别为ti(i=1,2,3,4…n),且假设标签到第n个基站的距离为ri(i=1,2,3,4…n)
在基站之间完全同步的情况下,得出定位标签相对于四组定位基站(假设1#、2#为第一组,2#、3#为第二组,3#、4#为第三组,4#、1#为第四组)的距离差di12~di14为:
假设空间布有 N 个基站,同时利用多个TDOA 测量值可以构成关于标签位置的双曲线方程组,求解此方程组即可得到标签坐标。
TDOA不需要UWB定位标签与定位基站之间进行往复通信,只需要定位标签发射一次UWB信号,工作时长缩短了,功耗也就大大降低了,故能做到更高的定位动态和定位容量。
个人理解:
以求标签二维坐标(x,y)为例子,首先所有的基站都时间同步(就如我们中国统一使用北京时间那样);
- 算出标签到各基站距离 ri
利用标签信号到不同基站点的时间 ti 和 信号传播速度 c,算出标签到基站i的距离 ri ; ( ri = c * ti ); - 根据 ri 算出标签到基站的距离差 d
然后利用 ri 算出 标签到不同基站点距离差d;(如:标签到基站1 和 标签信号到基站2 的距离差为 d12 = r1 - r2 ) - 根据距离公式算出标签到基站的距离差 d
根据坐标求距离的公式如下
如:标签(x,y)到基站1(x1,y1)的距离为:r 1 = √[(x1 - x)^2 + (y1 - y)^2]
标签到基站1 和 标签信号到基站2 的距离差为::d12 = √[(x1 - xi)^2 + (y1 - yi)^2] - √[(x2 - xi)^2 + (y2 - yi)^2]
- 最后列出等式,解方程
根据 ri 算出标签到基站的距离差 d 和 根据距离公式算出标签到基站的距离差 d 是相等的,所有我们可以列出如下等式
解出下面方程的xi,yi,就实现了定位。
c: 标签信号传播速度
ti : 标签信号传到基站i的时间
ri: 标签到基站i的距离 ri = c*t1
(xi,yi): 标签坐标
(x1,y1): 基站1坐标
(x2,y2): 基站2坐标
(x3,y3): 基站3坐标
r1 - r2 = √[(x1 - xi)^2 + (y1 - yi)^2] - √[(x2 - xi)^2 + (y2 - yi)^2]
r2 - r3 = √[(x2 - xi)^2 + (y2 - yi)^2] - √[(x3 - xi)^2 + (y3 - yi)^2]
r3 - r1 = √[(x3 - xi)^2 + (y3 - yi)^2] - √[(x1 - xi)^2 + (y1 - yi)^2]
解方程
由上知道了TDOA的原理,接下来是解方程了
r1 - r2 = √[(x1 - xi)^2 + (y1 - yi)^2] - √[(x2 - xi)^2 + (y2 - yi)^2]
r2 - r3 = √[(x2 - xi)^2 + (y2 - yi)^2] - √[(x3 - xi)^2 + (y3 - yi)^2]
r3 - r1 = √[(x3 - xi)^2 + (y3 - yi)^2] - √[(x1 - xi)^2 + (y1 - yi)^2]
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