Arrival)[8]
Kỹ thuật TOA đo thời gian tín hiệu vô tuyến đi đến các thiết bị cảm biến. Điều này đòi hỏi phải biết thời gian tín hiệu vô tuyến bắt đầu được truyền, và giả định rằng có sự đồng bộ hóa thời gian chặt chẽ giữa thiết bị phát và thiết bị thu. Các tín hiệu có một số đặc tính riêng về tốc độ, chẳng hạn như tốc độ trong không khí tại mực nước biển. Hạn chế chính của phương pháp này là khó khăn trong việc ghi lại chính xác thời gian đến của tín hiệu vô tuyến, vì tốc độ của chúng gần bằng tốc độ ánh sáng.
Kỹ thuật TOA dựa trên các phép đo chính xác về thời gian đến của tín hiệu truyền từ các thiết bị phát đến các thiết bị thu. Bởi vì các tín hiệu vô tuyến này được truyền đi với một vận tốc xấp xỉ vận tốc ánh sáng (~300 mét mỗi micro giây), khoảng cách giữa các thiết bị phát và mỗi thiết bị thu có thể được xác định bằng thời gian truyền tín hiệu giữa thiết bị phát và thiết 18 bị thu. Kỹ thuật TOA cần thông tin chính xác của thời gian bắt đầu truyền tín hiệu và phải đảm bảo rằng tất cả các thiết bị phát sóng cũng như các thiết bị thu sóng được đồng bộ hóa một cách chính xác với một nguồn thời gian chính xác.
Từ các thông tin về tốc độ lan truyền và thời gian đo, chúng ta có thể tính toán khoảng cách (D) giữa các thiết bị phát sóng và các thiết bị thu sóng:
- D: Khoảng cách (m) - C: Tốc độ lan truyền - T: Thời gian truyền
Với công thức (2.1) thì khoảng cách được sử dụng như một bán kính của một vòng tròn có tâm là vị trí của thiết bị phát sóng, vị trí của thiết bị di động cần xác định nằm trên vòng tròn có bán kí nh D này. Nếu chỉ có thông tin TOA từ hai bộ thiết bị cảm biến thì có thể dự đoán được tới hai điểm đối xứng mà tại 2 vị trí đó đều có thể là vị trí của thiết bị di động. Để giải quyết vấn đề này ta sử dụng thêm một thiết bị cảm biến thứ 3, thông tin TOA từ thiết bị phát này kết hợp với thông tin từ 2 thiết bị cảm biến kia cho phép xác định duy nhất một vị trí của thiết bị di động cần định vị, do đó cải thiện độ chính xác cho phương pháp TOA.
Hình 2.4: Kỹ thuật định vị TOA với 2 thiết bị phát sóng [8]
Với mô hình này ta xác định được đến 2 vị trí X1 và X2 là vị trí của thiết bị di động cần định vị. Để xác định duy nhất 1 vị trí của thiết bị di động, chúng ta cần thêm 1 thiết bị phát sóng thứ 3.
Hình 2.5: Kỹ thuật định vị TOA với 3 thiết bị phát sóng [8]
Khoảng thời gian cần để sóng vô tuyến truyền từ thiết bị di động X đi đến các thiết bị thu sóng A, B, và C được đo chính xác như tA, tB và tC. Với một vận tốc truyền sóng được biết trước (~300 m/giây), khoảng cách từ thiết bị điện thoại di động đến mỗi thiết bị thu sóng là D1, D2 và D3.Mỗi giá trị khoảng cách được sử dụng làm bán kính để xây dựng một đường tròn có tâm là vị trí của thiết bị thu sóng tương ứng. Mỗi thiết bị phát dự báo thiết bị di động đang nằm trong phạm vi đường tròn của nó. Giao điểm của ba vòng tròn này xác định vị trí của thiết bị di động X như minh họa trong hình 2.3. Trong một số trường hợp, có thể có nhiều hơn một dự báo vị trí cho thiết bị di động X, ngay cả khi sử dụng ba thiết bị cảm biến để thực hiện phép đo tri-lateration. Trong những trường hợp này, sử dụng bốn hoặc nhiều hơn các cảm biến nhận được để thực hiện TOA Multi- lateration.
Nhận xét kỹ thuật định vị TOA
Kỹ thuật định vị TOA có khả năng giải quyết các bài toán định vị trong không gian 2 chiều cũng như trong không gian 3 chiều. Giải pháp định vị trong
không gian 3 chiều có thể được thực hiện bằng cách xây dựng mô hình hình cầu thay vì mô hình đường tròn.
Tuy nhiên, TOA có những nhược điểm sau:
- TOA yêu cầu phải đồng bộ hóa thời gian chính xác tất cả các thiết bị, đặc biệt là các thiết bị di động (có thể là một thách thức khó khăn đối với một số thiết bị không dây chuẩn 802.11 của người dùng). Với tốc độ truyền cao, sự khác biệt rất nhỏ trong quá trình đồng bộ hóa thời gian có thể gây ra lỗi rất lớn trong việc xác định chính xác vị trí. Ví dụ, một lỗi đo lường thời gian nhỏ như 100 nano giây có thể gây ra một lỗi định vị sai số lên đến 30 mét.
- TOA hoạt động kém hiệu quả trong môi trường có nhiều vật cản như trong các tòa nhà.