TDOA定位技术原理及算法
对TDOA定位技术的基本原理的描述，基于时间测量值的蜂窝无线定位算法第1期郭华:TDOA定位技术的基本原理和算法21值的不确定性度量。对于二维定位系统,、CEP定义为CEP≈(0.75s)ODOP(11)包含了一半以均值为中心的随机矢量实现的圆半G丑OP可作为从大量基站中选择所需定位基站的指径。如果定位估计器为元偏差的CEP即为MS相对标,选中的基站是使(nOP最小的基站,还可用于其真实位置的不确定性度量如图2所示。如果佔计建立新系统时作为选择基站位置的参考。器为有偏差的且以偏差B为界,则对于50%概率,MS的信计位置在距离B+CEP内,此时,CEP为一3基于COST259信道模型的算法仿复杂函数,通常用其近似表示,对于TDOA双曲线主位,CEP近似表示为CEP=0.75J2+02为了从分评估CHAN算法和 Taylor算法在不其中202分别为二维估计位置的方差同信道环境、不同测量条件下的定位性能,本文设定了多种仿真条件,考虑了实际应用中的可能出现的发射机位置情况,并且每次都在相同的条件下对MS做定位佔计。考核定位结果的均方根误差(RMSE)并以图表的形式直观的表示出米,结合理论分析,对这两和主CEP偏差矢量要的无线定位算法做评估。平均估计位置实际应用中,对尢线定位精度造成影响的因素有许多种。在本文中主要考虑以下因素:小区半径的大小、参与定位的基站数目、不同的信道参数、设图2圆误差概率CEP备的测量误差、定位基站的排列形状等。综合考虑2.3几何精度因子((丑OP)以上因素,仿真所需的主要条件如采用距离测量方法的定位系统准确率在很大程1)针对COS259模型中的A、B、C、D四种信度上取决于基站和待定位移动台MS之间的几何位道做仿真。不同的信道其参数T不同。在考察小置关系几何位置对定位准确率影响的度量即为几区半径和定位基站数目对定位性能的影响时主要考何精度因子(GDOP),定义为定位误差RMSE与测虑了A和B两种信道,考察基站的排列形状时主要距误差RMSE比率。GDOP表征了由于移动台与基考虑B和D两种信道。站几何位置关系对测距误差的放大程度。对于无偏(2)检测设备造成的测量误差:假设检测设备精差计器,GDOP为:度造成的TDOA误差服从均值为0,标准差为30mGDOP=Ntr[(AA(7)的高斯正态分布。在考察设备的测量误差对定位精度的影响时,标准差分别取:30m、60m、90m、120m、其中,tr()表示对结果矩阵求迹,即求矩阵主对角150m线兀素之和aA为根据某种特征测量值建立的线性3.1理想信道环境下测量设备误差对定位的影响方程组的系数矩阵,即仿真条件:小区半径R-2000m,参与定位的基Y=AX(8)站数目为3~7个,MS在1/12小区内均匀分布,假这里,基站位置Y是已知的M×1维向量,MS位置设信道为理想的LOS信道,由信道造成的NIOS误X是2×1维未知向量[xy],A是Mx矩阵,如果差为0。仅仅考由于检测设备的测量误差对算法AA是非奇异矩阵且M>2,则式(8)为方程数大于定位性能的影响。比较受限 Taylor算法与CHAN未知量数目的超定方程组,采用最小二乘LS)算算法的定位性能法获得MS估计位置定位结果如图3、图4和图5所示X=(AAAY(9)从图3到图5可以看出,当仅有理想高斯分布对于无偏差的估计器及二维双曲线定位系统的测量误差时,参与定位基站的数目已经不是很重GDOP可表小为要了,基站数目的变化不会影响两种算法的定位性GDOP=x +o v/ s(10)能。定位性能与测量误差直接相关(基本呈线性增这里s为测距误差标准差。GDOP与CEP有以长)。从3个图屮都可以发现CHAN算法的定位性下近似关系能要好与 Taylor算法。也就是说CHAN算法的抗C1994-2010chinaAcademicjOurnalElectronicPublishingHouseAllrightsreservedhttp://www.cnkinet22西安邮电学学报2007年1月高斯分冇;NLOS误差服从COST259模型。仿真结果如图6、图7和图8所示。图3基站数为3时理想高斯测量误差条件下, MTavlor算法与CHAN算法的定位性能比较图6基站数目为3时, TAylor算法和CHAN算法在BadUrban和 Urban环境下图4基站数为4时理想高斯测量误差条件下 MTavlor算法与CHAN算法的定位性能比较图7基站数目为4时, MAylor算法和CHAN算法在Barban和 Urban环境下的性能比画量柱准展图5基站数为7时理想高斯测量误差条件下 MAylor算法与CHAN算法的定位性能比较高斯噪声性能更好,较适用于LOS信道环境。图8基站数目为7时, TAylor算法和CHAN算法在3.2COsT259环境下小区大小定位基站数目及 BadUrban和Uban环境下的性能比排列对定位性能的影响标识说明: Badurban chan表小在 Badurban(T参与定位基站数目与小区大小对定位性能的=1)环境下CHAN算法的定位性能曲线; Urban-影响Chan表示在 Urban(T=0.4)环境下CHAN算法的仿真条件:参与定位的基站数目固定为(3~7),定位性能曲线; BadUrban Taylor表示在 Badurban小区半径大小由100400变化。MS在112(T=1)环境下 M Taylor算法的定位性能曲线;Ur小区内均匀分布,在 Badurban和Ubam环境下比 ban Taylor表示在 Urban(T=0.4)环境下 M Taylor较受限的 Taylor算法和CHN算法的定位性能。算法的定位性能曲线。Taylor算法的初始位置取MS的实际位置;设从图6到图8可以看出,在实际信道中,CHAN备的测量误差服从均值为0,标准差为30m的理想算法的定位性能要比 Taylor算法的性能差,这是o01994-2010ChinaaCademicjOurnalElectronicPublishingHouseAllrightsreservedhttp:/www.cnkinet第1期郭TDOA定位技术的基本原理和算法23由于CHAN算法本身就是针对運想高斯LoS环境想蜂窝状排列时 MAylor算法的定位性能曲线;提出米的,所以在实际信道中,由于NLOS误差的U Highway Chan表示在 Urban(T=0.4)环境下引入导致了CHAN算法性能的急剧下降。基站直线排列时CHAN算法的定位性能曲线我们也可以从图中发现,当NLOS误差分不相Highway Chan表示在 Rural(T=0.1)环境下同时,参与定位的基站数日的多少对算法的定位性基站直线排列时CHAN算法的定位性能曲线能没有多大的影响。但当小区半径大于3000m时,U Chan表示在 Urban(T=0.4)环境下基站理Taylor算法的性能呈直线下降,而且当小区半径增想蜂窝状排列时CHAN算法的定位性能曲线;大时, Maylor算法有可能出现不收敛情况。而CHan表示在Rurl(T-0.1)环境下基站理想CHAN算法性能变化较为平稳,且在任何情况下都蜂窝状排列时CHAN算法的定位性能由线能够给出定位结果。因此可以得出结论,在其它条件相同的条件下CHAN算法比 Taylor算法更适合与宏小区的无线非理想的基站分布对定位性能的影响仿真条件:小区半径从1000m~4000m,参与定位的基站数目为3。在类似高速公路的直线区域内基站一般呈直线分布。MS在1/12小区内均匀分布。比较受限 Taylor算法和CHAN算法在 Urban小区使加和Rura环境下的定位性能,以及基站直线分布与哩想蜂窝状分布下两种算法的定位性能。 Taylor图10基站直线排列与理想蜂窝状排列时在 Urban和算法中MS的初始位置取MS的实际位置。设备测Rurl环境下CHAN算法定位性能的比较量误差服从均值为0,标准差为30m的理想高斯分从图9和图10可以看出,基站的位置分布对两布。非视距误差NLOS满是COST259信道模型。种算法的定位性能影响都很人,其它条件不变时,当仿真结果如图9和图10所示基站呈直线分布时,定位性能都急剧下降。如果做樻向比较,在小、区半径较小时, Taylor算法有较好的定位性能。4小结通过以上的仿真与分析比较可以看出小区半径对CHAN算法的影响的程度比Taylor算法较小,在其它条件不变,只有小区半径增大的量准圣与时,CHAN算法的定位性能变化较为平稳。而Taylor算法的定位性能变化较为剧烈。说明在相同的图9基站直线排列与理想蜂窝状排列时,在 Urban和条件下,CHAN算法更适合与宏小区的定位。Rural环境下 TAylor算法定位性能的比较标识说明在LOS环境下,TDOA测量值的误差服从均U HighwayMTay表示在 Urban(T=0.4)环境值为0的埋想高斯分布CHAN算法的定位性能优于 Taylor算法的定位性能。所以CHAN算法更适下基站直线排列时 MAylor算法的定位性能曲线;合于LOS环境的定位。RHighwayM Tay表示在 Rural(T=0.1)环境下基站直线排列时 TAylor算法的定位性能曲线岀基站呈直线排列时,两种算法的定位性能与UMTay表示在 Urban(T=0.4)环境下基站理理想的蜂窝状分布时的定位性能相比急剧下降。在小区半径较小时, Taylor算法有较好的定位性能。想蜂窝状排列时 MAylor算法的定位性能曲线信道环境对定位性能有很大的影响,特别是对RMTav表示在 Rural(T=0.1)环境下基站理CIAN算法的影响更大一些。在郊区和远郊两种C1994-2010ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouseAllrightsreservedhttp://www.cnki.net4西安邮电学学报2007年1月算法都能取得较好的定位效果,基本能够满足FWrokshop j une 2001911的定位要求;但在城区的效果就明显下降,在闹21 J ames J. Caffery:Jr. and Gordon L. Stuber: Overvie市区几乎不能准确定位。因此,要在市区和闹市区of Radiolocation in CDMA Cellular Systems. TEEF获得较好的定位效果,就需要对定位算法进行改进,Communications Magazine April 1998 pp 38-45对如何取得更精确的TDOA测量值,更好的克服3]An Overview of Wireless Indoor geolocation Techniqueand Systems. Kaven Pahlavan. Xinrong Li. MikaNLOS误差进行深入旳研究。Ylianttila. Ranvir chana. And matti latva- aho. Mo-参考文献bile and wireless Communications Networks. IFIPTC6/ European commission NETWORKiNG 2000 Inter-[I Do menico Porcino. Philips Research Laboratories. Stannational Workshop. MWCN 2000. Paris France. Maydardisation of Location Technologies Mobile Location2000Principle and algorithm of doa location technologyGUO HuaDepartment of Electronic of Information Engineering Xi an University of Post and Telecommunications, Xi an 710121, China)Abstract: This thesis researches the wireless location algorithms based on time-related measurements in thWireless Cellular Network. By analyzing existing basic techniques and algorit hms in wireless location this thesisselects the TDOA algorithm for emp hases of research. First, we int roduce two typical al gorithms as Taylor algo-rithm and chan algorithm. Furthermore, we analyze and compare them by simulation under some commonmobile channel environment. In order to eval uate the performance of the two basic al gorithms in detail, the perfect channel and two typical mo bile communication channel model (CoST 259 and TiPl)are employed for future detailed simulation. In simulations, many relative parameters w hich may effect the performance of the loca-tion algorithms are examined, such as the cell size, the number of the base stations taking part in the locationservice, equip ment measurement errors, NLOS effect etcKey words: Time of Arrive (TOA); Difference Time of Arrive( TDOA); Angel of Arrive(AOA); NLOS error(上接第18页)Error code protection and scheme of Turbo code forwreless video frequency transmissionXU Hua, DONG Yirning, XIA YangCollege of Communication and Information EngineeringNanjing University of Posts and Telecommunications, Nanjing 210003, China)Abstract The characteristics of wireless channel such as time- variety and high BER requires not only strongerror correcting capability of channel coding method but also the ability to adjust bit rate according to the state ofwireless channel. The Rate Compatible Turbo code (RCP T)can fulfill such requirement, and protect video fre-quency stream with tr- s interleaver. The application of rCPt over the mo bile communication channel is intro-duced, and new schemes about adaptive coding system and unequal error protection are discussedKey words: Turbo codes; RCPT codes; puncture table, unequal error protectionC1994-2010ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Allrightsreservedhttp://www.cnki.net
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安信可ESP-12S WIFI文档
安信可ESP-12S WIFI文档，安信可利用ESP8266芯片封装的12S模块，可以快速连接WIFI路由器，从而实现物联网！！ESP-12S规格书目录1.产品概述21.1.特点…………1.2.主要参数…垂·2.接口定义……3.外型与尺寸4.功能描述……84.1. MCU84.2.存储描述84.3.晶振,,,,,,+·++444.接口说明……4.5.最大额定值…104.6.建议工作环境114.7.数字端口特征…115.RF参数………………116.功耗127.倾斜升温…………………………………………138.原理图…………9.产品试用…16深圳市安信可科技有限公司http://www.ai-thinker.comESP-12S规格书1.产品概述ESP-12SwiFⅰ模块是由安信可科技开发的,该模块核心处理器εSP8266在较小尺寸封装中集成了业界领先的 Tensilica l106超低功耗32位微型MCU,带有16位精简模式,主频支持80MHz和160MHz,支持RTOS,集成Wi- FI MAC/BB/RF/ PA/LNA,板载天线。该模块攴持标准的IE802.11b/g/n协议,完整的τpP协议栈。用户可以使用该模块为现有的设备添加联网功能,也可以构建独立的网络控制器ESP8266是高性能无线SOC,以最低成本提供最大实用性,为WⅰFi功能嵌入其他系统提供无限可能。射频MAC接口接收②模拟接收寄存器SDIO门7SPI射频CPU内核发射模拟发射成帧器GPIO锁相环Hvco)12|锁相环加速器12C电源管理晶振偏置电路SRAM电源管理图1ESP8266EX结构图ESP8266EX是—个完整且自成体系的WFi网络解决方案,能够独立运行,也可以作为从机搭载于其他主机McU运行。ESP8266EⅩ在搭载应用并作为设备中唯一的应用处理器时,能够直接从外接闪存中启动。内置的髙速缓冲存储器有利于提高系统性能,并减少內存需求。另外—种情况是,ESP8266EⅩ负责无线上网接入承担WⅰFi适配器的任务时,可以将其添加到任何基于微控制器的设计中,连接简单易行,只需通过SPI/SDIO接口或I2C儿UART口即可。ESP8266EX强大的片上处理和存储能力,使其可通过GPIO口集成传感器及其他应用的特定设备,实现了最低前期的开发和运行中最少地占用系统资源。ESP8266EⅩ高度片內集成,包括天线开关 balun、电源管理转换器,因此仅需极少的外部电路,且包括前端模组在内的整个解决方案在设计时将所占PCB空间降到最低。深圳市安信可科技有限公司http://www.ai-thinker.comESP-12S规格书有ESP8266EX的系统表现出来的领先特征有∵节能在睡眠/唤醒模式之间的快速切换、配合低功率操作的自适应无线电偏置、前端信号的处理功能、故障排除和无线电系统共存特性为消除蜂窝/蓝牙/DDR/VDS/LCD干扰11.特点80211b/g/n·内置 Tensilica L106超低功耗32位微型McU,主频攴持80MHz和160MHz,支持RTOS·内置10bit高精度ADC内置TCPP协议栈内置TR开关、 balun、LNA、功率放大器和匹配网络内置PLL、稳压器和电源管理组件,802.11b模式下+20dBm的输出功率A-MPDU、A-MSDU的聚合和045的保护间隔WⅰFi@24GHz,支持WPA∧NPA2安全模式支持AT远程升级及云端OTA升级支持 STA/AP/STA+AP工作模式支持 Smart Config功能(包括 Android和ioS设备)HSPI、UART、I2C、I2S、 IR Remote control、PWM、GPIO深度睡眠保持电流为10uA,关断电流小于5uA2ms之内唤醒、连接并传递数据包·待机状态消耗功率小于1.0mW(DTM3)工作温度范围:-40°℃-125°C深圳市安信可科技有限公司http://www.ai-thinker.comESP-12S规格书12.主要参数表1介绍了该模组的主要参数。表1参数表类别参数说明标准认证FCC/CE/TELEC无线参数无线标准80211b/g/n频率范围24GHz-25GHz(2400M-24835M)UART/HSPI/I2C/12S/Ir Remote Contorl数据接口GPIO/PWM工作电压30~3.6V(建议33V)工作电流平均值:80mA硬件参数工作温度40°~125存储温度常温封装大小16mm x 24mm * 3mm外部接口N/A无线网络模式station/softAP/SoftAP+station安全机制WPA/PA2加密类型WEP/TKIP/AES升级固件本地串口烧录/云端升级/主机下载烧录软件参数支持客户自定义服务器软件开发提供SDK给客户二次开发网络协议Ipv4, Tcp/udp/Http/ftP用户配置AT+指令集,云端服务器 Android/ iOS APP深圳市安信可科技有限公司http://www.ai-thinker.com4ESP-12S规格书2.接口定义ESP-12S共接出16个接口,表2是接口定义。图2ESP-12S管脚图RST ID16 TXDBADC 2 aDI5 RXD8EN 314工05工015+p13041014512I0B工01261102I013710I015. 9GND表2ESP-12S管脚功能定义序号in脚名称功能说明1RST复位模组2ADOA/D转换结果。输入电压范围0~1V,取值范围:0~1024EN芯片使能端,高电平有效4IO16GPo16;接到RST管脚时可做 deep sleep的唤酲。IO14GPIO14 HSPI CLK6IO12GPIO12: HSPI MISOIO13GPIO13: HSPI MOSI UARTO CTSVCO33V供电GNDGND10IO15GPIo15: MTDO: HSPICS: UARTO RTS深圳市安信可科技有限公司http://www.ai-thinker.com5ESP-12S规格书102GPIO2 UART1 TXD12100GPIOO13IO4GPIO414IO5GPIO515RXDUARTO RXD: GPIO3TXDUARTO TXD: GPIO1表3引脚模式模式GPIO15GPIOOGPIO2UART下载模式低Flash boot模式低低高高高表4接收灵敏度参数最小小值典型值最大值单位输入频率24122484MHZ输入电阻50输入反射-10dB722Mbps下,PA的输出功率141516d Bm11b模式下,PA的输出功率17.518.5195d Bm灵敏度DSSS,1 Mbps-98d BmCCK, 11 Mbps-91d Bm6 Mbps(1/2 BPSk)93d bm深圳市安信可科技有限公司http://www.ai-thinker.comESP-12S规格书54 Mbps(3/4 64-QAM)dBHT20, MCS7(65 Mbps, 72.2 Mbps)d Bm邻频抑制OFDM, 6 Mbps37dBOFDM, 54 Mbpsd BHT20 MCSO37d BHT20, MCS7203.外型与尺寸ESP-12S贴片式模组的外观尺寸为24mm*16mm*3mm(如图3所示)该模组采用的是容量为4MB,封装为SOP-210mil的 SPI Flash。模组使用的是3DBi的PCB板载天线。CeaESP-12scE0890FCC ID:2AHMR-ESP12SSMLAG 802-图3ESP-12S模组外观深圳市安信可科技有限公司http://www.ai-thinker.comESP-12S规格书16m16mm图4ESP-12S模组尺寸平面图表5ESP-12S模组尺寸对照表长宽PAD尺寸(底部)Pin脚间距24 mm16 mm3 mm1 mm x 1.2 mm 2 mm4.功能描述41. MCUESP8266EX内置τ ensilica l106超低功耗32位微型McU,带有16位精简模式,主频攴持80MHz和160MHz,支持RTOS。目前WiFi协议栈只用了20%的MIPS,其他的都可以用来做应用开发。McU可通过以下接口和芯片其他部分协同工作:1连接存储控制器、也可以用来访问外接闪存的编码RAM/ROM接口(BuS)2冋同样连接存储控制器的数据RAM接口(dBus)3访问寄存器的AHB接口4.2.存储描述421.内置SRAM与RoMESP826EX芯片自身內置了存储控制器,包含ROM和SRAM。MCU可以通过iBus、dBus和AHB接口访问存储控制器。这些接口都可以访问R○M或RAM单元,存储仲裁器以到达顺序确定运行顺序。基于目前我司 DemO sdK的使用SRAM情况,用户可用剩余SRAM空间为: RAM size
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