R.TWR：一种基于时钟频率比的TOA测距新方案
基于CSS技术的SDS-TWR定位算法的学习
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How the TWR&SDS-TWR algorithm work？
针对TWR和SDS-TWR两种测距算法，我在 matlab平台下进行了仿真分析，实验中我设定了 10组数据，来比较这两种测距算法的误差值。具 体数据见下面的表格：
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How the TWR&SDS-TWR algorithm work？
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why do we use CSS&SDS-TWR？
Why do we use CSS&SDS-TWR technology？
技术 精度
成本 功耗 复杂度 定位 范围 反应 时间 适用 场景
GPS
蜂窝 定位 550m10m 100m
很高 较高 中 中 很复 复杂 杂 全球 基站覆 室外 盖范围 定位
155.99 187.04
140.34
156.78 187.98
通过仿真图可以看到
8
9 10
256.04
364.99 457.16
256.78
365.89 457.98
20
40
15
How the TWR&SDS-TWR algorithm work？
实时定位系统(RTLS)
实时定位系统(RTLS)目录引言RTLS基础：测距传感器和定位装置测距传感器定位装置RTLS的方法到达角定位法(AOA)到达时间测量法(ToA)到达时间差定位法接收信号强度指示法飞行时间定位法往返时间定位法对称双边两路测量法(SDS-TWR)所用带宽和测量法信号检测两路测量避免了时钟同步化时钟发生振荡的限制零漂误差实时定位系统的应用例子工业的后勤装备管理保健服务-病人，保健提供者，资源跟踪紧急服务机构练习生跟踪安全和人员的身份识别危险资产跟踪工业会议或者娱乐活动上部分出席者跟踪总结参考文献摘要这个白皮书讨论了最常用的展开建立实时定位系统的方法。
这些包括到达时间定位法（TOA），时间差定位法（TDoA），接受信号强度定位法（RSS），运行时间定位法（ToF），往返时间定位法（RTT）。
RTT的一种特别情况就是SDS-TWR，它提供了一种对复杂情况的方法，但是具有很高的能量消耗，在大多数实时定位系统的方法中具有很高的费用。
这个白皮书包含一系列实时定位系统应用的例子。
引言尽快的确定人和对象的位置的需要已经成为任何组织或者工业，尤其是在制造业，卫生保健，输给系统中的一个重要部分。
随着无线技术的逐步改进，现在可能遥远的确定人或对象的位置在一个预先定义的时帧里。
完成这种功能的系统就叫做实时定位系统。
他们通常使用小型低功率发射机，它被称为RFID标签，它依附识别标签和一系列标出待测点位置的参考节点。
标出对象的经度和方向角的系统是全球系统，一般用GPS来定位标出。
在相对固定的坐标系中精确标出位置的系统称为实时定位系统。
这些是将在这个白皮书中讨论的无线定位系统的类型。
一些技术人员曾经去建立实时定位系统。
一些人用专用的RFID标签和接受者而其他人用已经存在的无线局域网并在这些网络中增加无线定位系统。
这篇文章讨论了无线定位系统在2D或者3D空间中定位一个对象的最常用的方法，包括时间差定位法（TDoA）和接受信号强度定位法(RSSI).对称的两种测距方式在下面就会被介绍，那是基于可靠运行时间的方式，但是改善它是靠减少系统的复杂度和费用。
蓝牙相位差测距算法
蓝牙相位差测距算法1.引言1.1 概述概述部分:蓝牙技术作为一种近距离无线通信技术，在现代社会得到了广泛的应用。
除了传输数据和连接设备之外，蓝牙还可以用于定位和测距。
蓝牙相位差测距算法是一种利用蓝牙信号的相位信息来进行距离测量的方法。
相对于传统的RSSI（接收信号强度指示）测距算法，蓝牙相位差测距算法具有更高的精度和准确性。
本文旨在介绍蓝牙相位差测距算法的原理和应用，并分析该算法的优势和应用前景。
同时，本文还将探讨该算法的局限性和改进方向，以期对未来的研究和应用提供参考和指导。
首先，本文将对现有的蓝牙定位技术进行概述，包括基于RSSI的测距算法、基于TOA（到达时间）的测距算法等。
然后，详细介绍蓝牙相位差测距算法的原理，包括相位测量原理、相位差计算方法等。
接下来，文章将着重探讨蓝牙相位差测距算法相对于其他蓝牙定位技术的优势和应用前景。
蓝牙相位差测距算法具有距离测量精度高、抗干扰能力强等优点，因此在室内定位、室外定位、物体追踪等领域具有广阔的应用前景。
最后，文章将分析蓝牙相位差测距算法的局限性和改进方向。
虽然该算法已经取得了一定的研究成果，但在多径效应、多用户干扰等方面仍然存在着一些问题。
因此，进一步研究如何提高算法的鲁棒性和准确性，以及如何应对实际环境中的挑战，是未来工作的重点和方向。
综上所述，本文将全面介绍蓝牙相位差测距算法的原理和应用，并分析其优势和局限性。
相信通过深入研究和改进，蓝牙相位差测距算法将在定位和测距领域发挥更加重要的作用。
1.2文章结构1.2 文章结构本文将按照以下结构进行叙述。
第一部分是引言部分。
首先概述了本文要介绍的内容——蓝牙相位差测距算法。
接着介绍了本文的结构和目的，以使读者对文章内容有一个整体的了解。
第二部分是正文部分。
首先讲述了目前市场上已存在的蓝牙定位技术，对其进行了介绍和分析，以凸显蓝牙相位差测距算法的优势和应用前景。
接着详细阐述了蓝牙相位差测距算法的原理，包括相位差测距原理、相关的数学模型和算法实现过程，以帮助读者全面了解该算法的工作机制。
无线传感器网络中的TOA测距方法研究
无线传感器网络中的TOA测距方法研究刘世森;汤朝明;吴畏【期刊名称】《工矿自动化》【年(卷),期】2012(038)003【摘要】The paper introduced several ranging methods commonly used in wireless sensor network, did error analysis of TOA ranging method specifically, and proposed a scheme of using SDS-TWR method to reduce ranging error of TOA. The experimental result showed that SDS-TWR method can effectively reduce ranging error caused by frequency drift of crystal oscillator and improve ranging accuracy of TOA.%介绍了目前常用的无线传感器网络测距方法,对TOA测距方法进行了详细的误差分析,并提出采用SDS- TWR方法来降低TOA方法测距误差的方案.实验结果表明,SDS- TWR方法能有效降低晶体振荡器频率漂移所带来的测距误差,提高TOA测距方法的测距精度.【总页数】4页(P31-34)【作者】刘世森;汤朝明;吴畏【作者单位】中煤科工集团重庆研究院,重庆400037;中煤科工集团重庆研究院,重庆400037;中煤科工集团重庆研究院,重庆400037【正文语种】中文【中图分类】TD655.3【相关文献】1.无线传感器网络的TOF测距方法研究 [J], 常华伟;王福豹;严国强;黄亮2.无线传感器网络线性调频扩频测距方法研究 [J], 杨清玉;于宁;王霄;冯仁剑3.基于RSSI的无线传感器网络节点测距方法研究 [J], 杜亚江;康雁林;郭佑民4.无线传感器网络中基于超宽带的TOA/AOA联合定位研究 [J], 肖竹;谭光华;李仁发;张小明5.UWB无线传感器网络中基于匹配滤波检测的TOA估计 [J], 吴绍华;张钦宇;张乃通因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
UWB的三种算法详解
超宽带UWB定位的三种常用定位算法，包括TDOA定位算法、TOF定位算法、TOA定位算法。
（一）TOF定位算法基于TOF的定位方法与基于TOA的定位方法在本质上是相同的，而TOF测距不依赖基站与标签的时间同步，故没有时钟同步偏差带来的误差，但TOF测距方法的时间取决于时钟精度，时钟偏移会带来误差。
为了减少时钟偏移量造成的测距误差，通常采用正反两个方向的测量方法，即远端基站发送测距信息，标签接收测距信息并回复，然后再由标签发起测距信息，远端基站回复，通过求取飞行时间平均值，减少两者之间的时间偏移，从而提高测距精度。
（二）TDOA定位算法基于TDOA的定位方法又称为双曲线定位，其原理是通过测量UWB信号从UWB标签到两个UWB基站之间传播时间的差值，得到UWB标签到两个UWB基站之间的固定距离差。
TDOA算法是对TOA算法的改进，它并不是直接利用信号到达时间，而是利用多个UWB基站接收到信号的时间差来确定移动目标的位置。
因此与TOA相比并不需要加入专门的时间戳来进行时钟同步，定位精度相对有所提高。
（三）TOA定位算法TOA定位算法即“到达时间”，这种方式定位是通过UWB基站和UWB标签之间的多次通信实现的，实际应用中为了更加靠谱，往往不仅仅是利用两次通信来测距，还会有更加复杂的多次通信来提高精度。
对于空间定位，只需要利用SX（球面相交法）便可以得出最后的坐标。
可见，为了一次定位，每个UWB基站和UWB标签之间要进行两次通信，故又将这种定位方式称为“Two-way-ranging”，简称“TWR”。
这种定位的优势在于其实现的便捷性和对硬件的宽容，只需要有几个摆放在不同位置的UWB基站和一个UWB标签便可进行定位，缺点首先自然是定位速度了，其次，由于每次通信的质量无法保证，而一对UWB基站/UWB标签又无法做自我的校准，精度自然也会受到影响。
TDOA即“到达时间差”，这种方式的一次测距是由两个UWB基站和一个UWB标签实现的。
TOA估计
1.基于TOA 估计的测距原理概述基于TOA 估计的测距可以单向实现（One-Way Ranging ，OWR ）也可以双向实现（Two-Way Ranging ，TWR ）。
OWR 需要事先校正收发两端的时钟同步，且发送端需提前通知接收端在什么时候发出测距脉冲。
TWR 不需要收发两端时钟同步，但需要收发两端均可进行双工或半双工操作。
TOA 估计的关键是：检测到接收信号中的直达单径分量DP 。
视距（LOS ）情况之下，当收发天线均为全向时，直达路径分量DP 同时是能量最强分量（Strongest Path ，SP ）。
此时对直达单径分量DP 的检测也就是对能量最强分量SP 的检测。
可使用峰值检测方法直接搜索接收信号的采样矢量。
非视距（NLOS ）情况下，DP 的能量不一定最强，DP 的传播会经受额外的损耗，致使其能量可能比晚到达的某些反射单径还小。
接收信号中DP 能量最强的情形我们可统称为DDP （Dominant DP ），可以使用峰值检测即可完成TOA 估计，测距过程比较简单。
DP 能量非最强的情形成为NDDP （Non-Dominant DP ）情形，此时通常需要门限检测的方法检测到采样矢量中有用信号部分与之前的纯噪声部分的边缘交界位置。
DP 检测算法可分为两类：基于匹配滤波（相关检测）的相干TOA 估计算法和基于能量检测的非相干TOA 估计算法。
前者需要本地模板和高采样速率，TOA 估计速度慢，但是精度高，对其的研究主要在理论方面；后者无需本地模板和高采样速率，TOA 估计速度快，但是精度较低，对其的研究主要在硬件方面。
2.不同机制的TOA 估计算法1>相干TOA 估计算法匹配滤波门限检测TOA 估计算法（MF-TC-JM ，Match-Filtering based Threshold-Crossing algorithm with adaptive threshold-factor setting using Joint-Metric)此法在减少运算量的同时最大限度的提升测距精度。
6G室内定位技术原理与展望
不同于已经形成广阔且完整的基于全球定位 系统（the global positioning system，GPS）的室外 卫星定位网络，室内环境十分复杂，且随时会因
为人的行为而发生改变。无线信号受室内环境的 影响导致非视距传播（non-line of sight，NLOS）， 致使信号不可预测地出现衰减、散射、阴影和盲 点等情况，因而将传统的室外定位网络应用于室 内时无法获得理想的定位效果。目前，常见的室 内定位技术有基于到达时间（time of arrival， TOA）、到达角（angle of arrival，AOA）、接收信 号强度（received signal strength，RSS）和信道状 态信息（channel state information，CSI）等典型测 距技术，也有基于信号指纹的非测距技术。此外， 借助智能手机内置惯性测量单元（inertial measurement unit，IMU）也可实现行人自主定位导航 功能。
y 定位时延：指定位终端到达定位地点与服 务器输出该定位结果之间的时间差，需考 虑服务器输出定位结果的频率（即定位刷 新率）以及被测终端的移动速度。越小的 定位时延即表示越好的追踪效果，6G 场景 下有望实现时延小于 1 ms。
y 定位成本：包括设备成本、功耗成本以及 人力成本。面对 6G 大连接物联网场景，定 位成本往往成为定位技术首要考虑的性能 指标。
一种基于布尔运算的无线传感器网络TOA定位算法
一种基于布尔运算的无线传感器网络TOA定位算法
王沁;于锋;何杰;万亚东;李翀
【期刊名称】《小型微型计算机系统》
【年(卷),期】2010(031)001
【摘要】提出一种基于布尔运算的无线传感器网络TOA定位新算法.算法针对室外定位,通过实验测得TOA测距误差的先验统计规律.在进行TOA定位时,算法首先根据测距值和先验统计参数建立同维布尔矩阵,然后利用矩阵运算和平方差判别式确定未知节点的估计位置.仿真和实验表明,与最小二乘(LSE)定位算法和优选残差加权(ORwgh)定位算法相比较,本文算法具有更好的定位精度,且在信标节点数大于6时具有更小的定位耗时.
【总页数】6页(P1-6)
【作者】王沁;于锋;何杰;万亚东;李翀
【作者单位】北京科技大学信息工程学院,北京,100083;北京科技大学信息工程学院,北京,100083;北京科技大学信息工程学院,北京,100083;北京科技大学信息工程学院,北京,100083;北京科技大学信息工程学院,北京,100083
【正文语种】中文
【中图分类】TP393
【相关文献】
1.基于TOA的无线传感器网络时间同步与定位联合算法 [J], 杨健
2.浅析基于TOA/TDOA的无线传感器网络节点定位算法 [J], 罗敏
3.基于TOA的三维无线传感器网络节点定位算法 [J], 王行甫;戴福泉;苗付友
4.基于TW-ToA与TDoA的无线传感器网络多目标协同定位算法 [J], 秦丹阳;王孟祺;杨松祥;贾爽
5.一种基于单次散射体定位的TOA/AOA混合定位算法 [J], 谢雪;王浩祥;邓平因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
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２相关定义
本文定义了测距误差、最大测距容量及移动敏感度的概 念来对各测距方案进行分析和评估． ２．１测距误差
如前文所述，测距信息的准确度与两方面有关，一是距离 测量方式，二是利用测量值进行距离估计的方法．但对于 ＴＯＡ／ＴＤＯＡ测距来说，测距信息的准确度完全依赖于ＴＯＡ 测量的准确度．因为在ＴＯＡ／ＴＤＯＡ测距中，距离估计的方法 非常简单准确，即ｄ＝ｔ×Ｃ，其中ｄ是节点间距离，ｔ是信号在 节点间的传播延时，而Ｃ是信号的传播（飞行）速度．因此，对 基于ＴＯＡ／ＴＤＯＡ的测距，研究者通常使用时间测量误差／准 确度来表征距离测量误差／准确度．
ＭＡＣ帧头的第１个符号时终止计数．显然，册篇即为周转时
间计数值，该计数值将被附加在报告包（ｒｅｐｏｒｔ—ｐａｃｋｅｔ）中发
送给始发节点．需要指出的是，尽管ＩＥＥＥ８０２．１５．４ａ中ＴＷＲ
测距方案采用３次通信方式，在实际应用中可以通过适当实
现方法取消第３次通信．
ｏ２：——鲤———塾ｆ—挚—一 若用。表示始发节点Ａ到应答节点Ｂ之间的传播延时
影响时间测量准确度的主要来源有两个，一个是物理层 ＴＯＡ检测的准确度，另一个是时间计量的准确度．时间计量 的准确度由测距方案及其具体实现方式决定，如ＩＥＥＥＳ０２． １５．４ａ定义的ＴＷＲ、ＳＤＳ－ＴＷＲ测距方案．本文主要着眼于研 究时间计量的准确度，此外还将研究这两种测距方案的应用 约束．
时间计量的主要误差来源是不同节点设备问的时钟频 偏，因此ＩＥＥＥＳ０２。１５．４ａ规定设备的时钟频偏应小于４０ｐｐｍ． 在本文中，我们定义测距误差如下：假设节点Ａ与节点Ｂ之 间的实际距离是ｄ，分别具有各自的时钟ｃｋＡ和ｃ坫．删％ｅＬ４。是 基于ｃｋＡ得到的从节点Ａ到节点Ｂ的传播延时计数值，而
估计值，则始发节点Ａ用公式（１）计算ｆⅣ：
０
（【１）１ ）
公式（１）中用‰而不是。或ｆ砌计算传播延时，是因为实际
应用中难以确定节点设备时钟频率的准确值．
３．１．２ ＴｗＲ测距误差分析
假设节点Ａ和节点Ｂ之间距离为ｄ，则传播延时ｆ，为：
。一竺篮兰尘二！！篮兰鱼
㈨
’’
２
、一７
式（２）－式（１），则有～一０＝（册ｆ幺×％一翻馏Ｘｅｓ）／２，其中 ｅＡ＝ｏ一钿、ｅ。＝钿一铀分别为节点Ａ和节点Ｂ的时钟
ＷＡＮＧ Ｑｉｎｌ－ＹＵ Ｆｅｎ９１．ＬＩ Ｇａｎｇ‘ １（Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆＳｃｉｅｎｃｅ＆Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｂｅｉｊｉｎｇ，Ｂｅｉｊｉｎｇ １０００８３，Ｃｈ／ｎａ） ２（尉曲∞Ｃｉｔｙ Ｗｕｌｉａｎ Ｃｏｕｎｔｙ Ｗａｔｅｒ Ｃｏｍｐａｎｙ。Ｒｉｚｈａ０２６２３００，Ｃｈ／ｎａ）
在测距过程中，节点移动能引起测距误差，定义移动敏感 度的概念来描述测距误差受节点移动影响的程度．移动敏感
度由测距操作的最长持续时间决定，测距操作持续时间越长， 该测距方案的移动敏感度越高，其测距误差受节点移动的影 响越大．
３ ８０２．１５．４ａ测距方案分析
３．１ ＴＷＲ测距方案分析
本小节将分析影响ＩＥＥＥＳ０２．１５．４ａ中ＴＷＲ（ｔｗｏ—ｗａｙ
无线传感器网络；李刚，男．１９７５年生，助理工程师。研究方向为无线传感器网络和自动控制等．
万方数据
１２６２
小型微型计算机系统
２０１０年
的测距方案，分别是ＯＷＲ（Ｏｎｅ Ｗａｙ Ｒａｎｇｉｎｇ）、ＴＷＲ和ＳＤＳ－ ＴＷＲｔｌ０】．ＯＷＲ的优点是占用信道资源少，但需要基础设施 辅助利用同步机制才能取外同步机制下进行ＴＯＡ测 距的优选方案．
的测距容量且对节点移动的敏感度低，但其测距误差较大；ＳＤＳ．ＴＷＲ虽然能有效降低时钟频偏带来的测距误差，但其测距容
量较低并且对节点移动的敏感度高．在此基础上，提出一种基于时钟频率比的ＴＯＡ测距新方案Ｒ—ＴＷＲ（Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｒａｔｉｏ Ｂａｓｅｄ
ＴＷＲ）．分析及仿真证明，该方案能达到ＳＤＳ—ＴＷＲ方案的测距准确度，并和ＴＷＲ一样对节点移动的具有较高的测距容量和较
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｐｒｉｎｃｉｐａｌ ｉｎｔｅｒｅｓｔ ｏｆ ＩＥＥＥ ８０２．１５．４ａ ｉｓ ｉｎ ｐｒｏｖｉｄｉｎｇ ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ ａｎｄ ｈｉｇｈ ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ ｒａｎｇｉｎｇ／ｌｏｃａｄｏｎ ｃａｐａｂｉｌｉｔｙ． Ｉｎ ｔｈｅ ＩＥＥＥ ８０２．１５．４ａ，Ｔｗｏ ｗａｙ Ｒａｎｇｉｎｇ（ＴＷＲ）ｓｃｈｅｍｅ ａｎｄ Ｓｙｍｍｅｔｒｉｃ Ｄｏｕｂｌｅ Ｓｉｄｅ—Ｔｗｏ ｗａｙ Ｒａｎｇｉｎｇ（ＳＤＳ·ＴＷＲ）ｓｃｈｅｍｅ ａｒｅ ｄｅｓｉｇｎｅｄ ｆｏｒ ｔｈｅ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ ｌｉｋｅ ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ／ｔｒａｃｋｉｎｇ ｗｉｔｈｏｕｔ ｉｎｆｒａｓｔｒｕｃｔｕｒｅ．Ｉｎ ｔｈｅ ｔｗｏ ｓｃｈｅｍｅｓ，Ｔｉｍｅ ｏｆ Ａｒｒｉｖａｌ（ＴＯＡ）ｉｓ ｔｈｅ ｂａｓｉｃ ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ ｆｏｒ ｅｓｔｉｍａｔｉｎｇ ｔｈｅ ｄｉｓｔａｎｃｅ ｂｅｔｗｅｅｎ ｎｏｄｅｓ．Ｉｎ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ，ＷＣ ｐｒｅｓｅｎｔ ｔｈｅ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｍｅｔｒｉｃｓ ｆｏｒ ｒａｎｇｉｎｇ ｓｃｈｅｍｅｓ ａｓ ｆｏｌｌｏｗｓ．Ｆｏｒ ｔｈｅ ＴＷＲ ｓｃｈｅｍｅ。ｄｕｅ ｔｏ ｉｔｓ ｔｕｒｎ ａｒｏｕｎｄ ｔｉｍｅ，ｔｈｅ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｏｆｆｓｅｔ ｒｅｓｕｌｔｓ ｉｎ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔ ｒａｎｇｉｎｇ ｅｒｒｏｒ．Ｆｏｒ ｃａｎｃｅｌｉｎｇ ｔｈｅ ｒａｎｇｉｎｇ ｅｒｒｏｒ ｃａｕｓｅｄ ｂｙ ｔｈｅ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｏｆｆｓｅｔ ｉｎ ＴＷＲ，ｔｈｅ ＳＤＳ－ＴＷＲ ｉｓ ｐｒｏｐｏｓｅｄ．Ｈｏｗｅｖｅｒ，ｓｉｎｃｅ ＳＤＳ—ＴＷＲ ｔａｋｅｓ ｍｏｒｅ ｔｈａｎ ｔＷＯ ｔｉｍｅｓ ｂａｎｄｗｉｄｔｈ ｏｆ ｔｈａｔ ｂｙ ＴＷＲ，ｗｈｉｃｈ ｒｅｓｕｌｔｓ ｉｎ ｎｏｔ ｏｎｌｙ ｌｏｗｅｒ ｃａｐａｃｉｔｙ，ｂｕｔ ａｌｓｏ ｈｉｇｈｅｒ ｓｅｎｓｉｄｖｉｔｙ ｔｏ ｍｏｂｉｌｉｔｙ ｔｈａｎ ｔｈａｔ ｏｆ ＴＷＲ． 、Ⅳｃ ｃａｎｃｅｌ ｔｈｅ ｒａｎｇｉｎｇ ｅｌｌ＇ｏｒ ｆｒｏｍ ｔｈｅ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｏｆｆｓｅｔ ｉｎ ａ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｗａｙ．Ｗｅ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅ ａ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｒａｔｉｏ ｂａｓｅｄ ＴＷＲ（Ｒ－ＴＷＲ） ｓｃｈｅｍｅ．ｗｈｉｃｈ ｃａｎｃｅｌｓ ｔｈｅ ｒａｎｇｉｎｇ ｅｒｒｏｒ ｂａｓｅｄ Ｏｉｌ ｔｈｅ ｒａｔｉｏ ｏｆ ｔｈｅ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｏｎ ｔｈｅ ｏｒｉｇｉｎａｔｏｒ ｓｉｄｅ ｔｏ ｔｈｅ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｏｎ ｔｈｅ ｒｅｓｐｏｎｄｅｒ ｓｉｄｅ．Ｗｅ ｐｒｏｖｅ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｒａｎｇｉｎｇ ａｃｃｕｒａｃｙ ｏｆ Ｒ．１’ＷＲ ｓｃｈｅｍｅ ｃａｂ ｒｅａｃｈ ｔｈｅ ｓａｍｅ ｏｒｄｅｒ觞ｔｈａｔ ｏｆ ＳＤＳ－ＴＷＲ．ｗｈｉｌｅ ｔｈｅ ｃａｐａｃｉｔｙ ａｎｄ ｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙ ｔｏ ｍｏｂｉｌｉｔｙ ｋｅ印￥ａｌｌｌｅ ａｓ ＴＷＲ ｓｃｈｅｍｅ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｆａｔｉｏ；ＴＯＡ；ｒａｎｇｉｎｇ；ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ；ＩＥＥＥ ８０２．１５．４ａ
１引言
在无线传感器网络（Ｗｉｒｅｌｅｓｓ Ｓｅｎｓｏｒ Ｎｅｔｗｏｒｋ，ＷＳＮ）中， 节点的准确定位对传感器网络应用具有重要的意义．例如，在 基于地理位置的ＷＳＮ路由协议ｎ刮中，节点的位置信息是路 由选择的重要依据．ＷＳＮ的定位技术可以粗略的划分为两 类，一类是基于ＡＯＡ（Ａｎｇｌｅ ｏｆ Ａｒｒｉｖａｌ）的定位技术，它根据 邻近信标节点与未知节点的相对角度来确定未知节点的位 置ｐ４０；另一类是基于距离的定位技术（Ｒａｎｇｅ－ｂａｓｅｄ），它通过 测量未知节点与邻近信标节点的距离来确定未知节点的位 置．后者在设备成本和安装调试方便性上具有更大的优势，得
到了更广泛的应用． 在基于距离的定位技术中，测距信息的准确度至关重要．
而测距信息的准确度与距离测量方式以及利用测量值进行距 离估算的方法有直接关系．无线传感器网络中通常利用两种 距离测量方式来进行距离估算，一种是基于接收信号强度 （Ｒｅｃｅｉｖｅｄ Ｓｉｇｎａｌ Ｓｔｒｅｎｇｔｈ，ＲＳＳ）的测距ｌ，…，另一种是基于到 达时间／时间差（ＴＯＡ／ＴＤＯＡ）的测距¨…．ＩＥＥＥ８０２．１５．４／ Ｚｉｇｂｅｅ【，ｏ无线传感器网络兼容设备具有ＲＳＳＩ测距功能，而 ＩＥＥＥＳ０２．１５．４ａ一１无线传感器网络兼容设备支持ＴＯＡ／ＴＤＯＡ 测距，能获得更准确的测距信息．
低的移动敏感度．
关键词：时钟频率比；ＴＯＡ；测距；定位；ＩＥＥＥＳ０２．１５．４ａ
中图分类号：ＴＰ３９３
文献标识码：Ａ
文章编号：１０００－１２２０（２０１０）０７—１２６１－０６
Ｒ－ＴＷＲ：Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｒａｔｉｏ Ｂａｓｅｄ ＴＯＡ Ｒａｎｇｉｎｇ Ｓｃｈｅｍｅ ｉｎ ＩＥＥＥ８０２．１５．４ａ Ｃｏｍｐｌｉａｎｔ Ｄｅｖｉｃｅｓ
册璐是基于ｃｋＢ得到的从节点Ａ到节点Ｂ的传播延时计数
值．假设ｃｋＡ和ｃｋＢ的一个时钟周期分别‰和ｆ由，那么
伽％ｃｋＡｅ×ｏ和翻磁ｘ ｆ咖均等于信号的传播延时即有：ｄ／ｃ＝
删％ｃ若ｋＡ用。×Ｒ彻ｆ似ｇ矾＝明‘磁ｎｃｘｆ，ｃ坫７ｋ，ｃｌ其ｏ口中ｔ，和ｃ是Ｒ跏信ｇ号胁在ｇ嘴空气分中别的表传示播基速于度ｃ．ｋａ 和ｃｋ慨Ｂ的加测ｇ距嘴误＝明差ｆ，盎则；有×。ｔｃｋ４一ｃ再Ｃ笛×ｔ神
小型微型计算机系统
Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｃｈｉｎｅｓｅ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ｓｙｓｔｅｍｓ
２０１０年７月第７期
ＶｏＬ ３１ Ｎｏ．７ ２０１０
Ｒ．ＴＷＲ：一种基于时钟频率比的ＴＯＡ测距新方案
王 沁１，于锋１，李 刚２
１（北京科技大学信息工程学院，北京１０００８３）