產品概述
IEEE 802.15.4a 定位基站，可以支持ToF/TDoA 兩種定位方法。。產品采用有線回傳的方式，通過交換機可以連接到計算引擎。產品采用寬電壓DC 12～48 V 供電，也可以通過網口進行供電，支持標準IEEE 802.3af/at PoE供電，可以通過PoE 交換機集中管理。產品支持溫度范圍-20～65 攝氏度。支持吸頂壁掛兩種安裝方式。
應用領域
產品主要應用在遠距離，高精度定位，可以廣泛應用在工廠、司法、醫院等場景人員定位、倉庫物資定位
室內定位概述
當今社會中，信息化，數字化無處不在，無線通信技術和導航測距技術已經非常成功的應用到各個領域之中，我們生活的各個方面都離不開這些技術的應用，例如我們到一個地方掃描附近的商場、餐廳，都會與我們所處在的位置形成交叉檢測，還比如最近疫情期間如果要到公共場所，不僅僅做好個人防護，戴好口罩外，還需要去掃描要去的場所的二維碼，如此我們的相關核算檢疫信息及行程信息被提煉出來并與我們所取場所的位置形成綁定關系，相當于我們到過這個地方。因此位置服務已經成為我們日常生活的一個很重要的部分
隨著無線傳感網絡的日益發展，關于室內定位的技術手段也都取得了突飛猛進的成果，尤其是ZIGBEE定位、WIFI定位、BLUETOOTH定位、RFID定位、UWB定位在室內定位領域的運用已經非常廣泛
室外定位技術，定位系統（GPS)已經應用到我們生活的方方面面，尤其是我們駕駛汽車已經離不開導航，20幾年前剛到上海的時候我開車往往在副駕駛會有一個人幫我拿著地圖做指揮，以避免走錯道路，現在這樣的導航方式是當時幾乎無法想象的方式，我們公司代理的瑞士品牌UBLOX是這個產業模塊市場的，我們每年都會銷售數百萬個模塊產品以應用于各個領域，尤其自2019年其推出F9P這個劃時代的產品；由于這個產品的精度可以到達米級，價格可以到1000元人民幣以內，自問世之初就獲得了大量客戶的追捧和響應，應用的領域從汽車、工程機械、除草機、無人機，每年就我們一家代理的出貨數量都非常可觀，我們感受到定位市場的巨大潛能。但是人們還有很大一部分時間需要在室內處理定位的信息，而GPS運用到室內環境會出現很多問題，室內環境的復雜度遠遠的高于室外，衛星信號在室內會面臨到各種干擾，導致信號反射、折射或被吸收掉，因此無法用GPS在室內進行準確的定位。而對室內定位的需求越來越多，需求精度越來越高；由于大型商場越來越多，停車場也越來越大，而人們期望可以找到所需的商場或自己的車輛就需要室內定位技術的支持；大型倉庫往往與ERP配套進行，但有時候貨物的尋找往往需要精確定位；還有一些危險場所，需要設備精確的位置進行處理，尤其是一些安全事故的救援活動，需要精確的位置來規劃路線來找出被困的人員或設備；還有一些智能化的車間需要檢測各個設備的位置，以便于快快速的做一些處理；還有一些保密單位，不期望某一類人進入，會設置一些警戒區域，一旦某類人靠近或穿越則會報警；大型幼兒園或中小學對兒童的安全管控，不安全的地方都需要做一些措施來保障安全可控。所以室內定位技術的應用將勢在必行
位置信息應用泛的幾種方法
基于信號強度，RSSI(signal strength indicator)
無線信號在特定信道傳播時，其信號強度遵從一定的衰減模型，因此RSSI的定位算法就是通過測量無線信號的脈沖信號的場強，依靠信道衰減模型，計算移動標簽和基站之間的距離。由于發送節點具備通信能力，因此RSSI是一種低功率，低成本的測距技術，理想環境下，RSSI表現非常好的特性；但是室內環境下，陰影衰落（來自信號傳輸途徑上的障礙物）和多徑效應（電磁波經不同路徑傳播后，各分量場到達接收端時間不同，按各自相位相互疊加而造成干擾，使得原來的信號失真）等影響，將會產生較大誤差
基于到達時間,TOA(time of arriaal)
(1) 一種基于測量電磁波傳播時間的定位方案，其精度主要依賴于兩點：1、
基站和標簽之間的時間同步程度；2、時間分辨率。時間同步程度越高、
時間分辨率越高，定位精度越高。
基于到達時間差,TDOA(time difference of arrival)
又稱“雙曲線定位方案"，是TOA 定位方案的改進型。標簽發出電磁波
信號，根據這個信號到不同基站的時間差來確定標簽的位置。該方案只
需要對基站的時間進行同步，提高了可行性，是目前市場上運用較多的
方案。
基于到達方向,DOA(direction of arriavl),也可以稱之為：AOA(angle of arrival)
基于角度的AOA定位方式是基站通過天線陣列測出無線信號的入射位置，以此來計算標簽與基站之間的角度，最后用三角測量法得出標簽的坐標。但此方法對無線射頻信號的方向和角度計算要求非常之高，尤其是需要采取較強的指向性天線或天線陣列
飛行時間方法，TOF(time of flight)
是一種雙向測距技術，通過測量信號在發送方和接收方之間的飛行時間
來計算距離。其定位方法本質上與TOA 是一樣的，只是TOF 定位方法不
需要設備之間進行時間同步，但設備本身的時鐘精度會對最終的結果產
生影響
UWB定位技術
UWB技術是一種利用納秒或微納秒的正弦窄脈沖進行數據傳輸的無線載波通信技術，起源于20世紀60年代，利用超短基帶脈沖進行通訊，用于的雷達探測；20世紀90年代，根據FCC對UWB的定義主要有以下幾個特點：帶寬大于500MHZ或相對帶寬大于20%，信號帶寬在3.1-10.6GHZ,且中心頻率大于2.5GHZ。發射功率不超過-41.3dBm/MHz.
從頻譜來看，超寬帶與窄帶和寬帶的區別在于它的頻帶更寬。
| 信號類型 | 信號帶寬/中心頻率 |
|---|---|
| 窄帶 | 相對帶寬≤1% |
| 寬帶 | 1%≤相對帶寬≤25% |
| 超寬帶(UWB) | 相對帶寬>25% 或者 中心頻率>2.5GHZ |
| 定位技術 | 抗干擾性 | 定位精度 | 有效距離 | 穿透性 | 問題及局限 |
|---|---|---|---|---|---|
| WIFI | 弱 | 3-5米 | 30米 | 弱 | 信號穩定性差 |
| Bluetooth | 弱 | 2-3米 | 10米 | 中 | 通信距離，需要大量部署基站 |
| Zigbee | 強 | 1米 | 30米 | 強 | 通信距離短，精度低 |
| RFID | 弱 | 10厘米 | 30米 | 弱 | 容易被干擾，隱私性差 |
| UWB | 強 | 10厘米 | 200米 | 強 | 硬件成本高 |
| 紅外線 | 弱 | 5-10米 | 10米 | 弱 | 直線視距，易干擾 |
UWB的信號特點主要是：納秒級時間精度、較寬頻段、低發射功率、無載波基帶傳輸。由于UWB的發射功率受限，因此其傳輸距離也受到很多限制，在民用的短距離無線技術有IEEE802.11a,藍牙，HomeRF,比較如下
常見的TDOA算法
- Fang算法：針對定位來說，簡單的就是解算雙曲線方程，將非線性的方程進行線性化處理，然后通過使方程的誤差最小來得出待定位置目標的估計位置，此方式只適用于室內2D定位
- 最小二乘（Least square,LS)定位算法：簡單快速，求出的不是解
- 加權最少二乘法（WLS）定位算法
- 查恩（Chan氏）定位算法：測量精度高的時候定位精度較好，但anchor位置出現偏差或測量精度一般的時候，定位性能下降較快
- CTK（Chan-Taylor-Kalman)定位算法;利用Chan算法獲得定位標簽的初始坐標，并以此作為Taylor的算法迭代的初始點，得到更準確的定位結果，最后利用改進卡爾曼剔除實驗過程中的非視距，多徑等環境造成的異常數據，使得定位更加準確
- 泰勒（Taylor）級數展開的定位算法，需要使用接近實際位置的初始值迭代運算，否則收斂緩慢，甚至由于初始值選擇不當，無法定位
UWB定位系統誤差因素
- 天線延遲誤差：來源于芯片內部的發射和接收延遲
- 時鐘誤差：由于工藝、工作環境等問題，不同的設備存在一定的時鐘頻率不
- 一致問題：對于TOA、TDOA 等定位方法，時鐘同步過程也會存在一定的誤差
- 多徑誤差：接收端除接收正常信號外，還包含信號經過反射、折射帶來的誤差
