1、 關(guān)于富士康無線定位系統(tǒng)的思考    無線定位技術(shù)和方案很多，常用的定位技術(shù)包括紅外線、超聲波、射頻信號等，但都不適合室內(nèi)定位。紅外線只適合短距離傳播，而且容易被熒光燈或者房間內(nèi)的燈光干擾，在精確定位上有局限性；超聲波受多徑效應(yīng)和非視距傳播影響很大，不能用于室內(nèi)環(huán)境；而射頻信號普遍用在室外定位系統(tǒng)中，應(yīng)用于室內(nèi)定位存在局限。    GPS是目前應(yīng)用最為廣泛的室外定位技術(shù)，它是20世紀(jì)70年代初美國出于軍事目的開發(fā)的衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)，主要利用幾顆衛(wèi)星的測量數(shù)據(jù)計算移動用戶位置，即經(jīng)度、緯度和高度。一般用于車輛導(dǎo)航和手持設(shè)備。在此根底上，

2、還出現(xiàn)了增強(qiáng)型GPS，輔助GPS等技術(shù)，它們可以廣泛用于航空、航海和野外定位等領(lǐng)域。利用GPS進(jìn)行定位的優(yōu)勢是衛(wèi)星有效覆蓋范圍大，定位導(dǎo)航信號免費(fèi)；缺點(diǎn)是定位信號到達(dá)地面是較弱，不能穿透建筑物，因此不適合室內(nèi)定位，此外定位器終端的本錢較高。GPS所能到達(dá)的定位精度范圍在5m-20m。    當(dāng)前比擬流行的Wi-Fi定位是IEEE802.11的一種定位解決方案。目前，它應(yīng)用于小范圍的室內(nèi)定位，本錢較低，但Wi-Fi收發(fā)器只能覆蓋半徑90m以內(nèi)的地理區(qū)域，很容易受到其他信號干擾，從而影響定位精度，并不十分可靠，而且定位器的能耗較高。   

3、 藍(lán)牙技術(shù)應(yīng)用于定位，與Wi-Fi有很多相似之處，主要應(yīng)用于小范圍定位，例如單層大廳或倉庫；同樣有定位誤差不穩(wěn)定，受噪聲信號干擾大的缺點(diǎn)。    由此可見，隨著定位技術(shù)的開展和定位效勞需求的不斷增加，無線定位技術(shù)必須克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，滿足以下幾個條件：a)高抗干擾能力；b)高精度定位；c)低生產(chǎn)本錢；d)低運(yùn)營本錢；e)高信息平安性；f)低能耗及低發(fā)射功率；g)小的收發(fā)器體積。通過前期的溝通，與初步的了解，以上幾種技術(shù)方案，都不可能完全滿足這些要求。另外有三種無線定位技術(shù)，UWB無線定位技術(shù)，CSS線性調(diào)頻擴(kuò)頻技術(shù)，ZigBee無線定位技術(shù)這三套方案可以選擇。1

4、UWB技術(shù)UWB是一種高速、低本錢和低功耗新興無線通信技術(shù)。UWB信號是帶寬大于500MHz或基帶帶寬和載波頻率的比值大于0.2的脈沖信號(UWBWG，2001)，具有很寬的頻帶范圍，F(xiàn)CC規(guī)定UWB的頻帶從3.1GHz10.6GHz，并限制信號的發(fā)射功率在-41dBm以下。由此可見，UWB聚焦在兩個領(lǐng)域的應(yīng)用上，一是符合IEEE802.15.3a標(biāo)準(zhǔn)的短距離高速數(shù)據(jù)通信，即無線無延遲地傳播大量多媒體數(shù)據(jù)，速率要到達(dá)1OOMbit/s-500Mbit/s；另一個是符合IEEE802.15.4a的低速低功率傳輸，用于室內(nèi)精確定位，例如戰(zhàn)場士兵的位置發(fā)現(xiàn)、工業(yè)自動化、傳感器網(wǎng)絡(luò)、家庭/辦公自動化、

5、機(jī)器人運(yùn)動跟蹤等。UWB信號的特點(diǎn)說明它在定位上具有低本錢、抗多徑干擾、穿透能力強(qiáng)的優(yōu)勢，所以可以應(yīng)用于靜止或者移動物體以及人的定位跟蹤，能提供十分精確的定位精度。     UWB定位技術(shù)屬于無線定位技術(shù)的一種。無線定位技術(shù)是指用來判定移動用戶位置的測量方法和計算方法，即定位算法。目前最常用的定位技術(shù)主要有：時差定位技術(shù)、信號到達(dá)角度測量(AOA)技術(shù)、到達(dá)時間定位(TOA)和到達(dá)時間差定位(TDOA)等。其中，TDOA技術(shù)是目前最為流行的一種方案，除了用于GSM系統(tǒng)，在其他諸如AMPS和CDMA系統(tǒng)中也廣泛應(yīng)用，UWB定位采用的也是這種技術(shù)。 

6、; 通常，UWB定位系統(tǒng)設(shè)定幾個定位參考點(diǎn)(根據(jù)實際需要)，以接收待測點(diǎn)(數(shù)量上百)發(fā)出的高斯脈沖信號。為了防止信號發(fā)生碰撞，每個待測點(diǎn)都有自己的代碼序列。當(dāng)一個高斯脈沖中代碼序列被參考點(diǎn)收到時，它將在一個時間整合相關(guān)器內(nèi)與當(dāng)前產(chǎn)生的一個對照序列作比擬。當(dāng)收到信號的位移與對照信號相吻合，即出現(xiàn)一個相關(guān)頂峰信號。這樣就容易判斷是否收到正確的代碼序列。處理接收到的脈沖序列得到接收時間，從而利用節(jié)2.1的算法計算得到待測點(diǎn)的坐標(biāo)。它最大的缺陷是距離只能是10米范圍之內(nèi)，在較為空曠的大面積應(yīng)用場合，UWB變得有點(diǎn)力不從心。 2CSS線性調(diào)頻擴(kuò)頻技術(shù)主要特色Nant AVR模塊物理尺寸只有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組件，構(gòu)成一個完整的射頻模塊。該模塊的核心部件包括CSS 芯片、Atmel 8位單片機(jī)ATmega644V、帶通濾波器、阻抗匹配單元，以及一個2.4G陶瓷天線。功能描述高集成度測距方案Nant LOC是采用線性調(diào)頻擴(kuò)頻(CSS)通訊技術(shù)的高集成度混合信號芯片。在提供較高無線通訊性能的同時，該芯片也提供了精確測距功能，能夠用于開發(fā)測距系統(tǒng)以及具有位置感知功能的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)。Nant LOC 提供3個可自由調(diào)整中心頻率的非重疊2.4GHz ISM 頻道，支持多個獨(dú)立物理層網(wǎng)絡(luò)，并能夠提高與現(xiàn)有2

8、.4GHz 無線技術(shù)共存時的網(wǎng)絡(luò)性能。芯片的數(shù)據(jù)通訊速率為125-2Mbps 可選。它包含一個性能卓越的MAC 控制器，提供對載波偵聽多路訪問/沖突防止CSMA/CA和時分多址接入TDMA協(xié)議的支持，并實現(xiàn)前向糾錯(FEC)和128位硬件加密。為了降低對微控制器和軟件的要求，Nant LOC 芯片同時提供不規(guī)那么的自動地址匹配及數(shù)據(jù)包重發(fā)功能。收發(fā)器參數(shù)+ 內(nèi)置精確測距(Ranging功能模塊+ 工作頻段 .2.4 GHz 免授權(quán)頻段+ 可編程數(shù)據(jù)速率. 2 M kbps -125 kbps+ 調(diào)制技術(shù) . 線性調(diào)頻擴(kuò)頻+ 可編程輸出功率. -33 dBm to 0 dBm+ 接收靈敏度 .高

9、達(dá) -95 dBm+ 工作溫度 . -40°C to + 85°C模塊配置+ Atmel AVR 控制器ATmega644V+ 64 KB Flash, 4 KB RAM, 2 KB EEPROM+ SPI 和JTAG 引腳，用于編程調(diào)試+ 集成陶瓷天線、帶通濾波器以及平衡器+ 支持外接天線和功率放大器+ 供電電壓: 2.5 V ± 0.2 V外部接口+ 1個JTAG 和 SPI 編程接口+ 36 個外圍模塊引腳, 16 個可編程數(shù)字 I/O+ 2 個模擬輸入引腳, 一個PWM輸出引腳+ 一個對外復(fù)位引腳，用于復(fù)位外部微控制器+ 一個通用串行口 (USART) 輸

10、入、輸出引腳+ 外接天線以及信號控制線，支持外部功率放大器(PA) 推薦應(yīng)用+ Nant LOC 定位應(yīng)用 利用Nant LOC的測距功能以及定位算法軟件, 能夠計算出移動標(biāo)簽在2D空間中的X/Y坐標(biāo)。嵌入式應(yīng)用程序提供距離數(shù)據(jù)，同時基于Windows的應(yīng)用程序?qū)崟r顯示標(biāo)簽的位置。+ Nant LOC 測距應(yīng)用 利用Nant LOC的測距功能以及Nant LOC nTRX 驅(qū)動代碼，能夠測算出移動標(biāo)簽和讀卡器之間的距離。嵌入式應(yīng)用程序提供距離數(shù)據(jù)，同時基于Windows的應(yīng)用程序?qū)崟r顯示測距結(jié)果。3ZigBee技術(shù)ZigBee 是一種新興的短距離、低速率、低功耗無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。ZigB

11、ee名字來源于蜂群使用的賴以生存和開展的通信方式，蜜蜂通過跳ZigZag形狀的舞蹈來分享新發(fā)現(xiàn)的食物源的位置、距離和方向等信息。 ZigBee可以說是藍(lán)牙的同族兄弟，它使用2.4 GHz波段，采用跳頻技術(shù)。與藍(lán)牙相比，ZigBee更簡單、速率更慢、功率及費(fèi)用也更低。它的根本速率是250kb/s，當(dāng)降低到28kb/s時，傳輸范圍可擴(kuò)大到134m，并獲得更高的可靠性。另外，它可與254個節(jié)點(diǎn)聯(lián)網(wǎng)。這些傳感器只需要很低的功耗, 以接力的方式通過無線電波將數(shù)據(jù)從一個傳感器傳到另一個傳感器,因此它們的通信效率非常高。并且這些數(shù)據(jù)就可以進(jìn)入計算機(jī)用于分析或者被另外一種無線技術(shù)收集。 定位系統(tǒng)的構(gòu)成：由一個

12、無線定位骨干網(wǎng)絡(luò)無線Reader和幾百個移動的目標(biāo)節(jié)點(diǎn)Tag構(gòu)成，再配以不同的定位應(yīng)用算法和配置工具。l無線定位網(wǎng)絡(luò)Reader利用ZigBee無線網(wǎng)絡(luò)模塊，根據(jù)實際應(yīng)用環(huán)境合理布局，組成一套ZigBee無線定位骨干網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)形態(tài)可以是鏈狀或網(wǎng)狀拓?fù)?。定位網(wǎng)絡(luò)中的參考節(jié)點(diǎn)Reader將接收到目標(biāo)節(jié)點(diǎn)Tag信息無線信號強(qiáng)度RSSI或無線信號質(zhì)量LQI、報警、ADC，以無線方式或輔助其他傳輸方式送到中心控制PC端進(jìn)行最終處理。l移動目標(biāo)節(jié)點(diǎn)Tag利用低價ZigBee無線模塊只完成無線收發(fā)不需要網(wǎng)絡(luò)功能的RFD模塊，制成一個便攜式的移動裝置。根據(jù)需要該裝置可以連接不同的感測器，組成一個既有身份識別，

13、又有感測功能的移動裝備。利用IEEE802.15.4無線傳輸技術(shù)，合理地控制模塊的休眠、喚醒過程，從而到達(dá)節(jié)電的目的。l定位應(yīng)用算法根據(jù)觀察，當(dāng)移動目標(biāo)節(jié)點(diǎn)Tag一直處于移動狀態(tài)時，移動目標(biāo)位置的估計值會出現(xiàn)波動。此波動由固定節(jié)點(diǎn)的RSSI或LQI讀數(shù)不規(guī)那么變化引起，原因可以是在同一頻段內(nèi)的干擾信號，臨近物體對無線電波傳播擾動，移動節(jié)點(diǎn)的天線方向突然轉(zhuǎn)變等等。由于其隨機(jī)性，要完全消除這種波動不太容易，但是可以采用一些適宜的數(shù)據(jù)處理算法來減少這種位置估計值的波動。通過現(xiàn)場實際測量并進(jìn)行適當(dāng)校正，也可以減小上述波動所帶來的測量誤差。發(fā)送板與接收板示意圖發(fā)送板尺寸：33×27×

14、18(以實物為準(zhǔn))經(jīng)過比擬分析得出：1UWB技術(shù)雖然定位準(zhǔn)確，能進(jìn)行3D定位，傳輸速度快，功耗低，體積小等方面的優(yōu)勢，但它只有10米的傳輸速度，從而在本工程中不能采??；2CSS線性調(diào)頻擴(kuò)頻技術(shù)雖然各項指標(biāo)也接近目標(biāo)，但一方面需進(jìn)一步了解相關(guān)技術(shù)，對技術(shù)方案消化并不透徹，但目前了解到它只能是2D定位;(3)傳輸距離的要求，體積的要求，功耗的要求，速度的要求都能到達(dá)，有成熟的技術(shù)方案，當(dāng)然它的缺點(diǎn)是也只能2D定位，相對精確度來說與UWB還是有些距離的。 現(xiàn)在需對CSS再進(jìn)一步了解，比照ZIGBEE與CSS在本錢及效果方面的差距。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