关于富士康无线定位系统的思考

1、 关于富士康无线定位系统的思考    无线定位技术和方案很多，常用的定位技术包括红外线、超声波、射频信号等，但都不适合室内定位。红外线只适合短距离传播，而且容易被荧光灯或者房间内的灯光干扰，在精确定位上有局限性；超声波受多径效应和非视距传播影响很大，不能用于室内环境；而射频信号普遍用在室外定位系统中，应用于室内定位存在局限。    GPS是目前应用最为广泛的室外定位技术，它是20世纪70年代初美国出于军事目的开发的卫星导航定位系统，主要利用几颗卫星的测量数据计算移动用户位置，即经度、纬度和高度。一般用于车辆导航和手持设备。在此根底上，

2、还出现了增强型GPS，辅助GPS等技术，它们可以广泛用于航空、航海和野外定位等领域。利用GPS进行定位的优势是卫星有效覆盖范围大，定位导航信号免费；缺点是定位信号到达地面是较弱，不能穿透建筑物，因此不适合室内定位，此外定位器终端的本钱较高。GPS所能到达的定位精度范围在5m-20m。    当前比拟流行的Wi-Fi定位是IEEE802.11的一种定位解决方案。目前，它应用于小范围的室内定位，本钱较低，但Wi-Fi收发器只能覆盖半径90m以内的地理区域，很容易受到其他信号干扰，从而影响定位精度，并不十分可靠，而且定位器的能耗较高。   

3、 蓝牙技术应用于定位，与Wi-Fi有很多相似之处，主要应用于小范围定位，例如单层大厅或仓库；同样有定位误差不稳定，受噪声信号干扰大的缺点。    由此可见，随着定位技术的开展和定位效劳需求的不断增加，无线定位技术必须克服现有技术的缺点，满足以下几个条件：a)高抗干扰能力；b)高精度定位；c)低生产本钱；d)低运营本钱；e)高信息平安性；f)低能耗及低发射功率；g)小的收发器体积。通过前期的沟通，与初步的了解，以上几种技术方案，都不可能完全满足这些要求。另外有三种无线定位技术，UWB无线定位技术，CSS线性调频扩频技术，ZigBee无线定位技术这三套方案可以选择。1

4、UWB技术UWB是一种高速、低本钱和低功耗新兴无线通信技术。UWB信号是带宽大于500MHz或基带带宽和载波频率的比值大于0.2的脉冲信号(UWBWG，2001)，具有很宽的频带范围，FCC规定UWB的频带从3.1GHz10.6GHz，并限制信号的发射功率在-41dBm以下。由此可见，UWB聚焦在两个领域的应用上，一是符合IEEE802.15.3a标准的短距离高速数据通信，即无线无延迟地传播大量多媒体数据，速率要到达1OOMbit/s-500Mbit/s；另一个是符合IEEE802.15.4a的低速低功率传输，用于室内精确定位，例如战场士兵的位置发现、工业自动化、传感器网络、家庭/办公自动化、

5、机器人运动跟踪等。UWB信号的特点说明它在定位上具有低本钱、抗多径干扰、穿透能力强的优势，所以可以应用于静止或者移动物体以及人的定位跟踪，能提供十分精确的定位精度。     UWB定位技术属于无线定位技术的一种。无线定位技术是指用来判定移动用户位置的测量方法和计算方法，即定位算法。目前最常用的定位技术主要有：时差定位技术、信号到达角度测量(AOA)技术、到达时间定位(TOA)和到达时间差定位(TDOA)等。其中，TDOA技术是目前最为流行的一种方案，除了用于GSM系统，在其他诸如AMPS和CDMA系统中也广泛应用，UWB定位采用的也是这种技术。 

6、; 通常，UWB定位系统设定几个定位参考点(根据实际需要)，以接收待测点(数量上百)发出的高斯脉冲信号。为了防止信号发生碰撞，每个待测点都有自己的代码序列。当一个高斯脉冲中代码序列被参考点收到时，它将在一个时间整合相关器内与当前产生的一个对照序列作比拟。当收到信号的位移与对照信号相吻合，即出现一个相关顶峰信号。这样就容易判断是否收到正确的代码序列。处理接收到的脉冲序列得到接收时间，从而利用节2.1的算法计算得到待测点的坐标。它最大的缺陷是距离只能是10米范围之内，在较为空旷的大面积应用场合，UWB变得有点力不从心。 2CSS线性调频扩频技术主要特色Nant AVR模块物理尺寸只有35mmX14

7、mm，厚度缺乏3mm，但它基于Nant LOC TRX接收器，集成了其他所有必需的组件，构成一个完整的射频模块。该模块的核心部件包括CSS 芯片、Atmel 8位单片机ATmega644V、带通滤波器、阻抗匹配单元，以及一个2.4G陶瓷天线。功能描述高集成度测距方案Nant LOC是采用线性调频扩频(CSS)通讯技术的高集成度混合信号芯片。在提供较高无线通讯性能的同时，该芯片也提供了精确测距功能，能够用于开发测距系统以及具有位置感知功能的无线传感器网络。Nant LOC 提供3个可自由调整中心频率的非重叠2.4GHz ISM 频道，支持多个独立物理层网络，并能够提高与现有2

8、.4GHz 无线技术共存时的网络性能。芯片的数据通讯速率为125-2Mbps 可选。它包含一个性能卓越的MAC 控制器，提供对载波侦听多路访问/冲突防止CSMA/CA和时分多址接入TDMA协议的支持，并实现前向纠错(FEC)和128位硬件加密。为了降低对微控制器和软件的要求，Nant LOC 芯片同时提供不规那么的自动地址匹配及数据包重发功能。收发器参数+ 内置精确测距(Ranging功能模块+ 工作频段 .2.4 GHz 免授权频段+ 可编程数据速率. 2 M kbps -125 kbps+ 调制技术 . 线性调频扩频+ 可编程输出功率. -33 dBm to 0 dBm+ 接收灵敏度 .高

9、达 -95 dBm+ 工作温度 . -40°C to + 85°C模块配置+ Atmel AVR 控制器ATmega644V+ 64 KB Flash, 4 KB RAM, 2 KB EEPROM+ SPI 和JTAG 引脚，用于编程调试+ 集成陶瓷天线、带通滤波器以及平衡器+ 支持外接天线和功率放大器+ 供电电压: 2.5 V ± 0.2 V外部接口+ 1个JTAG 和 SPI 编程接口+ 36 个外围模块引脚, 16 个可编程数字 I/O+ 2 个模拟输入引脚, 一个PWM输出引脚+ 一个对外复位引脚，用于复位外部微控制器+ 一个通用串行口 (USART) 输

10、入、输出引脚+ 外接天线以及信号控制线，支持外部功率放大器(PA) 推荐应用+ Nant LOC 定位应用 利用Nant LOC的测距功能以及定位算法软件, 能够计算出移动标签在2D空间中的X/Y坐标。嵌入式应用程序提供距离数据，同时基于Windows的应用程序实时显示标签的位置。+ Nant LOC 测距应用 利用Nant LOC的测距功能以及Nant LOC nTRX 驱动代码，能够测算出移动标签和读卡器之间的距离。嵌入式应用程序提供距离数据，同时基于Windows的应用程序实时显示测距结果。3ZigBee技术ZigBee 是一种新兴的短距离、低速率、低功耗无线网络技术。ZigB

11、ee名字来源于蜂群使用的赖以生存和开展的通信方式，蜜蜂通过跳ZigZag形状的舞蹈来分享新发现的食物源的位置、距离和方向等信息。 ZigBee可以说是蓝牙的同族兄弟，它使用2.4 GHz波段，采用跳频技术。与蓝牙相比，ZigBee更简单、速率更慢、功率及费用也更低。它的根本速率是250kb/s，当降低到28kb/s时，传输范围可扩大到134m，并获得更高的可靠性。另外，它可与254个节点联网。这些传感器只需要很低的功耗, 以接力的方式通过无线电波将数据从一个传感器传到另一个传感器,因此它们的通信效率非常高。并且这些数据就可以进入计算机用于分析或者被另外一种无线技术收集。 定位系统的构成：由一个

12、无线定位骨干网络无线Reader和几百个移动的目标节点Tag构成，再配以不同的定位应用算法和配置工具。l无线定位网络Reader利用ZigBee无线网络模块，根据实际应用环境合理布局，组成一套ZigBee无线定位骨干网络，网络形态可以是链状或网状拓扑。定位网络中的参考节点Reader将接收到目标节点Tag信息无线信号强度RSSI或无线信号质量LQI、报警、ADC，以无线方式或辅助其他传输方式送到中心控制PC端进行最终处理。l移动目标节点Tag利用低价ZigBee无线模块只完成无线收发不需要网络功能的RFD模块，制成一个便携式的移动装置。根据需要该装置可以连接不同的感测器，组成一个既有身份识别，

13、又有感测功能的移动装备。利用IEEE802.15.4无线传输技术，合理地控制模块的休眠、唤醒过程，从而到达节电的目的。l定位应用算法根据观察，当移动目标节点Tag一直处于移动状态时，移动目标位置的估计值会出现波动。此波动由固定节点的RSSI或LQI读数不规那么变化引起，原因可以是在同一频段内的干扰信号，临近物体对无线电波传播扰动，移动节点的天线方向突然转变等等。由于其随机性，要完全消除这种波动不太容易，但是可以采用一些适宜的数据处理算法来减少这种位置估计值的波动。通过现场实际测量并进行适当校正，也可以减小上述波动所带来的测量误差。发送板与接收板示意图发送板尺寸：33×27×

14、18(以实物为准)经过比拟分析得出：1UWB技术虽然定位准确，能进行3D定位，传输速度快，功耗低，体积小等方面的优势，但它只有10米的传输速度，从而在本工程中不能采取；2CSS线性调频扩频技术虽然各项指标也接近目标，但一方面需进一步了解相关技术，对技术方案消化并不透彻，但目前了解到它只能是2D定位;(3)传输距离的要求，体积的要求，功耗的要求，速度的要求都能到达，有成熟的技术方案，当然它的缺点是也只能2D定位，相对精确度来说与UWB还是有些距离的。 现在需对CSS再进一步了解，比照ZIGBEE与CSS在本钱及效果方面的差距。several group number, then with b ± a, =c,c is is methyl b two vertical box between of accurate size. Per-23 measurement, such as proceeds of c values are equal and equal to the design value, then the vertical installation accurate. For example a, b, and c valueswhile on horizontal vertic