无线定位技术TDOA的综合论述（二）

  在之前的文章里，我们讲述了无线定位技术是什么，并介绍了目前常用的几种无线定位算法。对其中的TDOA算法进行了一个综合论述，了解了它是什么以及它是如何实现的。
  之前说过，TDOA技术需要进行时间同步，否则将会影响定位的准确性。本文将对为什么需要时间同步，以及还有什么会影响定位准确性这两个问题进行讨论。

PART 1

「 TDOA为什么需要时间同步？」

  TDOA是通过使用在空间上分离的接收器信号之间的时间差来确定源的位置，因此他需要依赖多个接收机（监测站）在空间上构成网络，从而开展定位，之前说过，TDOA的数学本质实际上是以监测站为焦点，距离差为长轴作双曲线，双曲线的交点就是信号源的位置。这也决定了如果是用在二维平面上，接收机最少要有三个，两两确定一组双曲线，而源就位于两条双曲线的交点。
  而在现实使用中，由于信号源一般具有高度上的不同，故而常使用三维模型，此时就要求最少有四台接收机，确定三个时间差形成的双曲面，才能准确找到交点识别到源。
  因为需要使用多台接收机配合工作，这才需要进行时间同步。在确定TDOA测量的准确性时，首先要考虑的是时序准确性。记录的时间误差将直接转化为距离测量的误差。这些误差可以分为两个部分：
  第一，每个接收器记录的时间的不确定性，这将取决于每个接收器使用的时钟，以Think RF R5750为例，他可以使用本身的时钟，也可以使用GNSS模块附带的10MHz参考时钟源，除此之外，也支持外接信号源的方式来实现。这种多样化的选择也使得其精度保持的不确定性大大降低。

  第二，接收器之间的同步精度，只有时间同步越准确，才会使得工作时采集到的时间差越准确，最终才能有较好的定位效果。上一篇文章提到过时间同步的几种方式：NTP同步，GPS同步，外部时间同步。他们对于时间同步的精度都有自己相应的方法，以NTP为例，其可以设置为间隔一定时间与服务器校对，及时修正；而GPS则可以在信号弱的时候，使用GPIO的物理同步链接维持较好的同步精度。

PART 2

「 影响定位准确性的因素」

  除了时序精度以外，定位准确与否还受到仪器性能，信号形式，网络位置以及传播空间因素等。我们对其进行这样几个类别的归纳：

一、采样率与带宽

  我们可以获得的时间分辨率取决于我们对输入信号进行采样的速率，而时间分辨率越高，就使得在时间差获取的过程中能够得到更精确的结果，也就可以令最终定位结果更准确；而TDOA适用于定位宽带信号，在100kHz时的精度为1km，1MHz带宽下的精度为100m，而在10MHz带宽下的精度可以达到10m。很明显，在宽带信号下，TDOA的精度将会更好。

二、网络几何

  接收机如何布置在空间中，而信号源的相对位置在哪里，这些也将影响到最终的定位精准度。以平面中的三个接收机为例：三个接收机在平面上构成一个三角形，而信号源就有可能在三角形内部，也有可能在其外部，而一般来讲，在三角内部的信号源定位准确定性将会更好，也就是途中的信号源b。

三、传播空间

  这是任何无线通信都避免不了的因素，在无线定位中也不例外，一旦在信号源与接收机之间存在障碍物或强烈干扰，那么就会使得最终接收机接受到的信号受到阻碍或影响，这就将使得最终定位效果收到干扰。除此之外，空间中的多径效应与多普勒效应等都会影响到最终的定位效果。

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