大理UWB方位定位技術(shù)及應(yīng)用-PDOA

方位定位及應(yīng)用場(chǎng)景

目標(biāo)的方位，也就是目標(biāo)的方向和距離，并非坐標(biāo)。方位定位不需要依賴地圖和測(cè)繪，是相對(duì)基站而言的方向+距離的目標(biāo)定位。

n  方位定位應(yīng)用場(chǎng)景應(yīng)用：

UWB方位定位技術(shù)-PDOA

PDOA，英文全稱是Phase-Difference-of-Arrival，也是一種室內(nèi)定位算法，通過(guò)測(cè)量相位差求出信號(hào)到達(dá)角，往返的傳播時(shí)間來(lái)計(jì)算距離。

到達(dá)角度AOA / 到達(dá)相差PDOA

n  Angle of Arrival – general case

到天線A的路徑比到天線B的路徑大p=d.sin(θ)。如果假設(shè)信號(hào)在自由空間中傳播，不受阻礙或經(jīng)過(guò)變換，那么信號(hào)傳播到天線A所需的時(shí)間將更長(zhǎng)。為了計(jì)算入射角，可以找到每個(gè)天線的到達(dá)時(shí)間，以及用于估計(jì)p和θ的差值。

n  PDOA advantage over TDOA

PDOA 的基本原理是將到達(dá)角度θ轉(zhuǎn)換為到達(dá)相位差α ，通過(guò)到達(dá)相位差的測(cè)量來(lái)間接地估計(jì)到達(dá)角度。從θ轉(zhuǎn)換為α的放大倍數(shù)越大，則估計(jì)精度會(huì)越高。

PDOA 可以看作利用放大效應(yīng)通過(guò)一個(gè)較容易測(cè)量的量來(lái)間接估計(jì)一個(gè)比較難以測(cè)量的量的一種手段。載波頻率越高，波長(zhǎng)就越小，小的距離p將導(dǎo)致相對(duì)較大的載波相位差。

n  PDOA局限性：

1.    角度和相位的大致的線性關(guān)系是在一定的角度范圍，-60到+60；

2.    接收天線的一致性也會(huì)導(dǎo)致相位差的誤差；

3.    接收天線和發(fā)射天線不同高度，也會(huì)導(dǎo)致相位差的誤差。

n  最優(yōu)天線間隔λ/2： 

PDOA要求兩根天線靠得非常近—理想的情況是兩根接收天線的間隔為波長(zhǎng)的一半，即λ/2。

最優(yōu)天線間隔是指在不產(chǎn)生相位模糊的前提下使得到達(dá)相位差盡可能大的間隔。天線間隔為最優(yōu)距離時(shí)，在90度到-90度范圍內(nèi)，θ與α存在一一對(duì)應(yīng)的關(guān)系，在中間的線性部分的斜率大概為3左右。