What are the algorithms used to compute locations from RF signals?
Quali sono gli algoritmi usati per calcolare le posizioni dai segnali RF?
The main algorithms used to compute locations from RF signals are the following:
- Received Signal Strength Indicator (RSSI) technique is highly appreciated because of its minimal complexity. It can be used to detect the asset by zone using only one anchor in the middle of the zone, or to locate the asset on a line between two anchors or to locate the asset with a dot on a map with x,y coordinates.
- Time Difference of Arrival (TDoA) technique uses multiple reference points (anchors) that are time synchronised so that when they receive a signal from a tag on a moving asset, a multilateration algorithm will compute the tag position based on the time difference of arrival of the signal sent by the tag to the different anchors. This technique enables to calculate the position of thousands of tags simultaneously with down to 20-30cm thanks to UWB.
- Two-Way Ranging (TWR) technique relies on two-way communication between two devices where the time of flight of the signal exchange is used to measure the distance between the two devices as the signal speed is known.
- Angle-of-Arrival (AoA) technique is based on the measurement of the angular directions (Azimuth and Elevation) from the Tag to the Anchor using directional antennas or antenna arrays. This direction can be calculated through the phase differences of the elements of an antenna array.
I principali algoritmi utilizzati per calcolare la posizione dai segnali RF sono i seguenti:
- La tecnica RSSI (Received Signal Strength Indicator) è molto apprezzata per la sua minima complessità. Può essere utilizzata per rilevare l'asset per zona utilizzando solo un'ancora al centro della zona, o per localizzare l'asset su una linea tra due ancore o per localizzare l'asset con un punto su una mappa con coordinate x,y.
- Tecnica Time Difference of Arrival (TDoA). La tecnica TDoA (Time Difference of Arrival) utilizza più punti di riferimento (ancore) sincronizzati temporalmente in modo che quando ricevono un segnale da tag su un asset in movimento, un algoritmo di multilaterazione calcola la posizione di tag in base alla differenza di tempo di arrivo del segnale inviato da tag alle diverse ancore. Questa tecnica consente di calcolare la posizione di migliaia di tag contemporaneamente con una distanza fino a 20-30 cm grazie all'UWB.
- La tecnica Two-Way Ranging (TWR) si basa su una comunicazione bidirezionale tra due dispositivi in cui il tempo di volo dello scambio di segnali viene utilizzato per misurare la distanza tra i due dispositivi, poiché la velocità del segnale è nota.
- La tecnica dell'Angle-of-Arrival (AoA) si basa sulla misurazione delle direzioni angolari (azimut ed elevazione) dal sito Tag all'ancora utilizzando antenne direzionali o array di antenne. Questa direzione può essere calcolata attraverso le differenze di fase degli elementi di un array di antenne.