到着時間

到着時間( TOAまたはToA ) は、送信機から発せられた無線信号がリモート受信機に到達した絶対時刻です。送信時間( TOTまたはToT ) から経過した時間間隔が飛行時間(TOF または ToF)です。 到着時間差( TDOA ) は、TOA 間の差です。

多くの無線位置測定システムでは、TOA 測定を使用して、真の範囲のマルチラテレーションによる地理位置測定を実行します。信号は既知の速度で移動するため、真の範囲または距離は TOA から直接計算できます。2 つの基地局からの TOA により、位置が位置円に絞り込まれます。正確な位置を 1 点に解決するには、3 番目の基地局からのデータが必要です。疑似範囲のマルチラテレーションなどの TDOA 技術では、TOA 間の測定された時間差を使用します。

この概念はIEEE 802.15.4aUWB変調だけでなくIEEE 802.15.4a CSSにも適用できる。 ^[1]

TDOA と同様に、ネットワーク ベース ステーションと位置参照ステーションの 同期が重要です。この同期は、さまざまな方法で実行できます。

• 両側に正確な同期クロックがあります。クロック同期の不正確さは、不正確な位置に直接つながります。
• 速度の異なる 2 つの信号を使用します。雷に至るまでの音はこのようにして伝わります (光の速度と音速)。
• 共通の参照ポイントへの測定または共通の参照ポイントからのトリガーを介して。
• 直接同期は行わず、クロック位相差を補正することで、

双方向測距は、2 つの無線トランシーバー ユニット間の距離を測定するための協調的な方法です。関係する送信機の発振器の同期が不可能な場合、つまりクロックが異なる場合は、受信機への双方向の移動として測定を適用し、送信機にミラーリングすることで、関係する発振器間の位相差の一部を補正します。この概念は、国際標準ISO/IEC FCD 24730-5 で定義されているリアルタイム位置特定システム(RTLS) の概念に適用されます。^[2]

監視システムが各受信機に接触する波面の時間差（について）を計算すると仮定します。受信機とのTDOA方程式は（波の伝播速度は、車両と受信機の実際の距離はおよび） です。${\displaystyle \tau_{i}}$${\displaystyle i=1,2,...,m-1}$${\displaystyle i}$${\displaystyle 0}$${\displaystyle c}$${\displaystyle R_{0}}$${\displaystyle R_{i}}$

この量は、疑似距離と呼ばれることがよくあります。車両とステーション間の実際の距離とは、オフセットまたはバイアスによって異なりますが、これはすべての信号で同じです。2 つの疑似距離を区別すると、同じ 2 つの実際の距離の差が得られます。 ${\displaystyle c\,T_{i}}$${\displaystyle i}$

図 4a (最初の 2 つのプロット) は、受信機とによって記録されたパルス波形のシミュレーションを示しています。 、 、の間隔は、パルスが に到達するのによりも5 時間単位長くかかるようになっています。図 4 の時間単位は任意です。次の表は、さまざまな種類の波を記録するためのおおよその時間スケールの単位を示しています。 ${\displaystyle P_{0}}$${\displaystyle P_{1}}$${\displaystyle E}$${\displaystyle P_{1}}$${\displaystyle P_{0}}$${\displaystyle P_{1}}$${\displaystyle P_{0}}$

図 4a (3 番目のプロット) の赤い曲線は相互相関関数です。相互相関関数は、1 つの曲線を他の曲線上で時間的にスライドさせ、曲線の形状が一致するとピーク値を返します。時間 = 5 でのピークは、記録された波形間の時間シフトの尺度であり、方程式3に必要な値 でもあります。 ${\displaystyle (P_{1}\star P_{0})}$${\displaystyle \tau}$

図 4b は、エミッターからの広帯域波形の同じタイプのシミュレーションを示しています。形状と波の速度は図 4a の例と同じなので、時間シフトは 5 時間単位です。ここでも、相互相関のピークは で発生します。 ${\displaystyle \tau_{1}=5}$

図 4c は、送信機からの連続した狭帯域波形の例です。相互相関関数は、受信機の形状を選択する際の重要な要素を示しています。波形周期の増分ごとに、時間 = 5 にピークがあります。測定された時間差の 1 つの解を得るには、任意の 2 つの受信機間の最大間隔が送信機信号の 1 波長よりも近くなければなりません。前に述べたLORAN CやDeccaなどの一部のシステム(移動する受信機と複数の既知の送信機に同じ計算が適用されることに注意してください) では、1 波長よりも大きい間隔を使用し、送信機が移動すると通過するサイクル数をカウントする位相検出器などの機器が含まれています。これは、位相、周波数、時間の関係により、連続した狭帯域波形にのみ機能します。 ${\displaystyle \theta}$${\displaystyle f}$${\displaystyle T}$

${\displaystyle \theta =2\pi f\cdot T.}$

位相検出器は、周波数の変化を測定された位相ノイズとして認識します。これは、計算された場所に伝播する不確実性になります。位相ノイズが十分に大きい場合、位相検出器が不安定になる可能性があります。

ナビゲーション システムでは、監視システムと類似した、しかしやや複雑な方法を使用して遅延差を取得します。主な違いは、DTOA ナビゲーション システムでは、各受信信号を、別の受信信号ではなく、送信信号の保存されたレプリカと相互相関させることです。その結果、受信信号の時間遅延とユーザー クロックのバイアス (擬似距離を でスケールしたもの) が算出されます。このような 2 つの計算結果の差をとると、求められる遅延差 (式 3の) が得られます。 ${\displaystyle 1/c}$${\displaystyle \tau_{i}}$

TOT ナビゲーション システムは、TDOA ナビゲーション システムと同様の計算を実行します。ただし、最終ステップである、1 つの相互相関の結果を別の相互相関の結果から減算するステップは実行されません。したがって、結果は受信信号の時間遅延とユーザー クロックのバイアス (式 3 ) を加えたものになります。 ${\displaystyle m}$${\displaystyle T_{i}}$

• 到達角度
• GSMローカリゼーション
• 範囲
• 三角測量

• RTLS For Dummies、Ajay Malik 著、Wiley New York 2009 年

• ドイツ、ボーフムのルール大学の通信セキュリティ (COSY) グループで開催されたセミナー「モバイル通信におけるセキュリティ」