測(cè)距理論
01 RSSI測(cè)距
RSSI測(cè)距
RSSI的英文全稱(chēng)為Received SignalStrength Indication，即接收信號(hào)的強(qiáng)度指示?？赏ㄟ^(guò)接收到的信號(hào)強(qiáng)弱測(cè)定信號(hào)點(diǎn)與接收點(diǎn)的距離，進(jìn)而根據(jù)相應(yīng)數(shù)據(jù)進(jìn)行定位計(jì)算的一種定位技術(shù)。
RSSI概述圖
測(cè)距理論
RSSI對(duì)通信信道參數(shù)要求較高，其測(cè)距理論是：依據(jù)無(wú)線電波或聲波在介質(zhì)中傳輸，信號(hào)功率是隨傳播距離衰減的原理。根據(jù)信標(biāo)節(jié)點(diǎn)已知信號(hào)的發(fā)射功率和節(jié)點(diǎn)接收的信號(hào)功率，通過(guò)信號(hào)與距離之間的衰減模型，就可以計(jì)算出節(jié)點(diǎn)間的距離。但由于信號(hào)傳播的過(guò)程中，受到距離和障礙物的影響，信號(hào)的功率強(qiáng)度隨之衰減，會(huì)間接影響精度。
需要了解的是，每種測(cè)距方法都各有利弊。
RSSI測(cè)距方式的優(yōu)勢(shì)
使用RSSI測(cè)距方法的功耗更低；
成本低。RSSI測(cè)距與TOF測(cè)距方式相比，對(duì)時(shí)間系統(tǒng)的要求不高，且不受發(fā)送延遲、天線延遲等因素的影響，無(wú)需額外的硬件即可利用對(duì)接收無(wú)線信號(hào)的強(qiáng)度判斷來(lái)推到收發(fā)節(jié)點(diǎn)間的距離，因此硬件成本、軟件成本以及時(shí)間成本都相對(duì)較低；
使用方式簡(jiǎn)單。一般來(lái)說(shuō)，計(jì)算接收無(wú)線信號(hào)強(qiáng)度是商用無(wú)線收發(fā)芯片具備的功能，一般使用時(shí)只需要配置相關(guān)的寄存器或調(diào)用相關(guān)API即可。
RSSI測(cè)距方式的約束
環(huán)境因素的影響。測(cè)距精度受障礙物、天氣、非測(cè)距信號(hào)等諸多因素的影響。舉例來(lái)說(shuō)，若收發(fā)雙方存在障礙物（特別是金屬障礙物）時(shí)，電磁波的能量會(huì)被衰減；
無(wú)線信道多徑衰落造成的信號(hào)能量不穩(wěn)定
測(cè)量精度受天線方向性、天線增益等諸多的影響。
結(jié)論
總的來(lái)說(shuō)，RSSI測(cè)距適用于測(cè)試環(huán)境較空曠、環(huán)境干擾較小的場(chǎng)景，避免安裝在豎井內(nèi)或電磁環(huán)境復(fù)雜處，只有這樣才能提高通訊質(zhì)量，減少背景噪音等不可預(yù)測(cè)的干擾現(xiàn)象。在實(shí)際環(huán)境下，RSSI主要應(yīng)用于短距離測(cè)距、室內(nèi)定位中。
02 TOF測(cè)距
TOF的英文全稱(chēng)為T(mén)ime of Flight（空中時(shí)間），TOF測(cè)距技術(shù)是飛行時(shí)差測(cè)距的方法，傳統(tǒng)的測(cè)距技術(shù)分為雙向測(cè)距技術(shù)（Two WayRang ing ）和單向測(cè)距技術(shù)（OneWay Ranging）。TOF測(cè)距方法屬于雙向測(cè)距技術(shù)，它主要利用信號(hào)在兩個(gè)收發(fā)機(jī)之間往返的飛行時(shí)間來(lái)測(cè)量節(jié)點(diǎn)間的距離。
圖1 ?TOF測(cè)距原理
TOF測(cè)距的主要優(yōu)勢(shì)
TOF 測(cè)距的方式為雙向測(cè)距，相比于單向測(cè)距，會(huì)降低測(cè)距誤差；
TOF 測(cè)距依賴(lài)于飛行時(shí)間，時(shí)間測(cè)量精度并不隨著測(cè)試距離的增加有明顯變化，性能較為穩(wěn)定，可以精確測(cè)量的距離更遠(yuǎn)；
TOF測(cè)距的誤差分析
1、無(wú)線收發(fā)的間隔時(shí)間是很短的。在TOF測(cè)距方案中，距離測(cè)量依賴(lài)于時(shí)間的測(cè)量，但是光速高達(dá)30萬(wàn)公里/秒，較小的時(shí)間誤差就會(huì)導(dǎo)致較大的距離誤差，因此要獲得精確的距離，對(duì)收發(fā)雙方的計(jì)時(shí)系統(tǒng)要求也就變得很高。
2、時(shí)間延遲。時(shí)間延遲包括發(fā)送延遲、接收延遲以及天線延遲。當(dāng)測(cè)距信號(hào)通過(guò)數(shù)字和模擬信號(hào)處理和調(diào)制后傳輸時(shí)，通過(guò)無(wú)線電的發(fā)射和接收會(huì)產(chǎn)生一定的延遲誤差。天線發(fā)射信號(hào)/接收信號(hào)會(huì)有一定的延遲，且此延遲可能不是均勻的，因?yàn)樵谝粋€(gè)輻射方向所產(chǎn)生的延遲可能會(huì)不同于另一個(gè)輻射方向，且由于天線質(zhì)量的差異，不同天線的延遲時(shí)間會(huì)存在差異。
3、多路徑是指發(fā)射信號(hào)從發(fā)射機(jī)到接收機(jī)經(jīng)過(guò)多次反射和衍射的現(xiàn)象。當(dāng)發(fā)射機(jī)和接收機(jī)之間存在障礙物時(shí)，這種影響會(huì)變得嚴(yán)重。
03 小結(jié)
在實(shí)際的應(yīng)用中，無(wú)線信號(hào)總會(huì)受到很多不穩(wěn)定因素的干擾，在不同的應(yīng)用環(huán)境中受到的干擾也不相同，這些干擾因素會(huì)對(duì)無(wú)線信號(hào)的傳輸存在影響，進(jìn)而影響通信系統(tǒng)、測(cè)距系統(tǒng)或定位系統(tǒng)的穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性。
以測(cè)距系統(tǒng)為例，為了讓測(cè)距結(jié)果更加精確，有必要對(duì)各個(gè)干擾因素進(jìn)行驗(yàn)證，判斷其是否存在規(guī)律，能否通過(guò)補(bǔ)償來(lái)消除或減小干擾因素對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響。
億佰特人每一天都致力于更好的助力物聯(lián)化、智能化、自動(dòng)化的發(fā)展，提升資源利用率，更多產(chǎn)品和資料，感興趣的小伙伴可以登錄我們的官網(wǎng)http://enlgzep.cn/進(jìn)行了解，還有客服小姐姐在線答疑哦！
