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zigbee定位算法有哪些,4种无线电定位技术总结

来源:整理 时间:2022-04-24 18:21:34 编辑:科技知识 手机版

根据未知节点定位过程中是否需要周围描节点提供距离信息,可以将定位算法具体分为两大类:一类是需要测距的定位算法,即需要错节点提供与 未知节点间的距离信息;另一类是无需测距的定位算法,即不需要锚节点提供测距信息,仅通过角度或数据传输经过的跳数等信息则可以完成定位的算法。一般来说,基于测距的定位算法利用三边测量法、三角测量法或极大似然估计法来计算节点的位置,常用的测距技术有RSSI,TOA,TDOA和AOA。

RSSI定位技术具有功耗低和硬件成本低的优势,但也存在多路径损耗等问题影响从而存在一定的误差。TOA(根据到达时间定位)需要节点间有较为精确的节点时间同步机制,对于硬件设备要求比较高,并且对网络结构较为不均勾的网络来说更加难于实现。TDOA根据到达时间差定位技术,需要利用超声波信号传播对于到达时间的准确测量来定位,但超声波距离有限并且有障碍物等环境问题对超声波的传播有一定的影响;AOA(根据信号到达角度定位技术)受外界环境干扰严重,并且需要额外的硬件来计算信号到达时的角度。

基于测距的定位算法比较精确,但需要节点本身通信频率较高,从而节点能耗幵销较大。无需测距的定位算法则无需通信频率较快,提高了定位能耗,但是却牺牲了一定的定位精度。虽然定位精度降低了,但其在实际应用中仍然具有许多典型案例。目前常用的无需测距的定位算法有质心算法,DV-Hop算法,APIT定位算法。质心算法的原理是通过获取网络中节点间的连通关系来佔算连通节点问的距离,从而进一步利用连通节点组成的儿何图形质心来估算H标节点坐标。

DV-Hop算法能够通过多跳传输获取到目标节点无线覆盖范围之外的信标节点的数据,从而获取到更多的有用信息。APIT定位算法是将错节点的区域划分成一个个三角形区域,通过判断未知节点位于哪些三角形区域内,进一步缩小定位范围。利用描节点本身的坐标即可进一步得出目标点的位置。GPS原理GPS的空间部分是由24颗GPS工作卫星所组成,这些GPS工作卫星共同组成了GPS卫星星座,其中21颗为可用于导航的卫星,3颗为活动的备用卫星。

这24颗卫星分布在6个倾角为55°的轨道上绕地球运行。卫星的运行周期约为12恒星时。每颗GPS工作卫星都发出用于导航定位的信号。GPS用户正是利用这些信号来进行工作的。控制部分GPS的控制部分由分布在全球的由若干个跟踪站所组成的监控系统所构成,根据其作用的不同,这些跟踪站又被分为主控站、监控站和注入站。

主控站有一个,位于美国克罗拉多(Colorado)的法尔孔(Falcon)空军基地,它的作用是根据各监控站对GPS的观测数据,计算出卫星的星历和卫星钟的改正参数等,并将这些数据通过注入站注入到卫星中去;同时,它还对卫星进行控制,向卫星发布指令,当工作卫星出现故障时,调度备用卫星,替代失效的工作卫星工作;另外,主控站也具有监控站的功能。

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