UWB定位算法TDOA和TWR哪個(gè)更好，6點(diǎn)對(duì)比告訴你！
發(fā)布日期：2019-12-18 瀏覽次數(shù)：521次

        UWB定位是基于時(shí)間飛行的算法（飛行時(shí)間，TOF）。測(cè)量一個(gè)UWB定位標(biāo)簽和多個(gè)UWB定位基站之間的光傳播時(shí)間。至少需要三個(gè)定位基站才能使用三邊法精確定位標(biāo)簽的位置。UWB定位基站和定位標(biāo)簽之間也必須保持直線和可視無遮擋。在UWB定位中，有兩種基本的定位算法：基于差分飛行時(shí)間（TDOA）和雙向測(cè)距（TWR）的UWB定位算法，這兩種定位算法各有優(yōu)劣，下面比較一下。

飛行時(shí)間差（TDOA）和雙向測(cè)距（TWR）定位算法區(qū)別如下：

（1）準(zhǔn)確度

超寬帶（UWB）無線電技術(shù)使我們能夠在室內(nèi)和室外定位物體，精度一般在10厘米-30厘米之間。時(shí)差法和雙向測(cè)距法都能達(dá)到這一精度。由于時(shí)差法是由光速和時(shí)間差的乘積來計(jì)算的，因此雙向測(cè)距技術(shù)總體上更為精確。

（2）可伸縮性-UWB定位基站和定位標(biāo)簽的數(shù)量

到達(dá)時(shí)差法TDOA要求定位標(biāo)簽使用一個(gè)小的時(shí)間段發(fā)送一條脈沖消息。因此大量的定位標(biāo)簽可以在幀速率內(nèi)傳輸信號(hào)，所以TDOA定位算法相對(duì)容納的定位標(biāo)簽數(shù)量更多，UWB定位基站的數(shù)量相對(duì)也比較少。

雙向測(cè)距在設(shè)備之間發(fā)送一系列消息，從而導(dǎo)致有限數(shù)量的定位標(biāo)簽可以在刷新率內(nèi)傳輸信號(hào)，因此標(biāo)簽數(shù)量相對(duì)較少。而定位基站分成主基站和從基站，一個(gè)主基站可以對(duì)應(yīng)4個(gè)從基站，主基站負(fù)責(zé)和定位引擎進(jìn)行通信，因此需要的基站數(shù)量總體比較多，部署比較麻煩。

（3）電池壽命

TDOA到達(dá)時(shí)差算法只需要脈沖信號(hào)來定位UWB定位標(biāo)簽，從而將電池壽命延長到幾年。

采用雙向TWR測(cè)距算法，UWB標(biāo)簽必須多次發(fā)送和接收定位基站的信號(hào)。TWR需要交換9條消息來定位UWB定位標(biāo)簽，這大大縮短了標(biāo)簽的待機(jī)時(shí)間。

（4）魯棒性

到達(dá)時(shí)間差算法要求UWB定位基站的時(shí)間同步非常精確，這會(huì)對(duì)魯棒性產(chǎn)生負(fù)面影響。如前所述，TDOA定位算法的一個(gè)基本要求是保持定位基站的同步。

雙向測(cè)距算法TWR不需要定位基站的同步，這增加了系統(tǒng)的魯棒性。

（5）可擴(kuò)展性-面積大小

到達(dá)時(shí)差算法可以在不更改系統(tǒng)或設(shè)置的情況下向系統(tǒng)添加定位基站。

雙向測(cè)距算法你要求系統(tǒng)中的所有從UWB定位基站與主UWB定位基站直接通信。從定位基站和主定位基站之間的通信區(qū)域限制了區(qū)域的大小。主定位基站都與定位服務(wù)器通信。

（6）易用性

在定位系統(tǒng)中增加基于TDOA的定位基站，需要測(cè)量定位基站的位置并標(biāo)記分配定位基站ID，所以增加基站或者擴(kuò)容相對(duì)簡單。

對(duì)于TWR算法的系統(tǒng)，添加額外的定位基站或標(biāo)簽需要在服務(wù)器上進(jìn)行修改系統(tǒng)算法，以便新定位基站和定位標(biāo)簽之間能夠融入到原有的系統(tǒng)中進(jìn)行通信。因此，相對(duì)比較麻煩些。

綜上所述，

        在目前的許多UWB定位系統(tǒng)中，TDOA和TWR兩種定位算法都有使用。

        用TWR雙向測(cè)距算法對(duì)UWB基站同步要求低，但是耗電相對(duì)較大；而采用TDOA定位算法的UWB標(biāo)簽容量和耗電上都有優(yōu)勢(shì)，但是對(duì)基站的同步要求比較高，系統(tǒng)的健壯性相比TWR算法的系統(tǒng)稍弱。所以最合理的方法是根據(jù)室內(nèi)定位現(xiàn)場(chǎng)的情況而定，采用合理的UWB定位算法解決方案。

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