基于超宽带信号的分布式异步定位系统

　　优璞科技开发的基于超宽带信号的分布式异步定位系统。该系统可实现了各设备之间不需要协调，完全独立，且布设无限制，下面给大家做详细的介绍。

　　在介绍异步定位之前，可以先来复习下UWB同步实时定位系统，基本原理为：终端在固定的时隙内发送信标信号，各定位基站截获此信号后，将信号到达时间信息通过WIFI路由器传送至定位服务器，然后由定位服务器根据TDOA算法对终端进行定位。

　　实现中，为保证系统内所有基站之间的时钟同步，从基站在布设中必须保证与主基站之间存在直接或者间接的通信连接。这对从基站的布设位置及整个同步系统的拓扑结构形成了明显制约。

　　下面我们来介绍分布式异步定位系统，基本原理为：该系统包括至少一个信标和至少一个标签，各信标之间相互独立，信标的布设位置固定，且其位置坐标对于所有标签已知；在需要获取自身的位置时，标签发送测距请求，在获得其信号覆盖范围内信标响应后，采用三向测距算法，获取标签与各个信标之间的距离。当标签获取与至少一个信标之间的距离后，标签计算得到自身的位置。

　　关于分布式异步定位系统，包含多种实施方案，下面一一来做介绍。

　　第一种实施方案，也可以说是最基础的原型实施方案示意图，是标签自身计算自己的位置；

　　该图示只示意了最基本的一组设备连接，该系统的布设可以无限拓展。

图中的标签可以是移动终端电子设备，例如，手机、智能平板、智能手表，也可以是智能机器人、工厂里的叉车等等……

　　该系统相对于同步定位系统而言，各信标之间相互独立，彼此间不需要任何的通信连接，不用实现同步机制，没有地理位置或者空间的限制。标签在需要获取自身的位置时，与周围的信标进行通信应答，采用三向测距算法获得与信标间的距离，并采用特定的定位算法实现自身定位，这也称为用户侧定位。整个异步定位系统结构灵活，几乎不受任何拓扑结构限制，布设、维护简单。

特点：

1.定位及导航精度高，通常情况下可达亚米级精度，但是会略逊于RTLS同步定位系统；

2.布设没有地理位置和空间面积大小等因素限制，易于拓展，布设、维护简单；

3.各信标之间相互独立，彼此之间不需要任何的通信或同步机制，系统构成简单，相对RTLS同步定位系统，成本大幅度降低；

　　第二种实施方案，是在第一种原型方案基础上增加了观测点信标及云端，但是位置计算交由观测点信标来计算标签的位置，观测点将位置数据上传至云端，就可以在其他接入云端的设备中查看实时标签位置数据；

　　在需要获取自身的位置时，标签发送测距请求，在所述标签获得其信号覆盖范围内的信标响应后，所述标签采用三向测距算法，获取所述标签与各个信标之间的距离；

　　观测点本身不参与标签和信标之间的通信应答，只用于监听标签和信标之间的通信数据，通过分析这些所述通信数据来获得标签的位置。观测点的意义在于，引入了第三方定位机制，使区域内标签位置监管和跟踪方式更加灵活。观测点用于监听标签和信标之间的通信数据，通过分析所述通信数据获得标签的位置，当所述标签获得与至少一个信标之间的距离之后，所述标签计算得到自身的位置；

　　通过观测点可获取观测点周围标签的即时位置，实现第三方定位，丰富了系统定位模式，方便了区域监控等实际应用需求。

　　第三种实施方案，是在第一种原型方案基础上增加了路由器和服务器及云端，该方案标签自身计算自己位置的同时，服务器也可以计算标签的位置；服务器也可以将数据上传至云端，就可以在其他接入云端的设备中查看实时标签位置数据；

　　图中路由器与信标之间的通信连接可为有线或者无线；

　　本实施方式相对于现有技术而言，主要区别及效果在于：目前绝大多数的定位系统只能支持单一的网络侧或者用户侧定位模式，而本实施方式可以同时支持网络侧定位和用户侧定位，实现了系统内部定位信息的充分共享。