omlox定位标准（二）——定位核心

上一篇文章中介绍了关于omlox hub相关内容，可以用于整合多种API接口，便于实现统一的应用，本文中介绍omlox core，介绍了基础设施、定位技术、定位引擎等内容。

2.omlox core zone and air-interface

随着越来越多的业务应用基于室内和室外空间的位置数据，实时定位系统（RTLS）的规模不断扩大，通常覆盖整个设施、场地甚至跨越不同公司的多个场所的网络。物资、订单、人员、设备或其他有关资产可以在不同场所内部或之间灵活移动。然而，不论在特定场所使用的实际设备制造商是谁，这些对象的定位应该无缝对接。因此，omlox架构引入了omlox core-zone，确保在实时定位系统和来自不同供应商的设备之间实现互操作性。

omlox core zone定义了一个定位区域，可以实现对配备超宽带（Ultra WideBand, UWB）无线电的设备进行稳健而精确的定位。因此，omlox core-zone覆盖固定基础设施设备（称为卫星）和需要跟踪的移动设备（称为标签）。

• 高准确度和精度（<10cm）
• 对干扰的低敏感性
• 高数据传输速率
• 低功耗
• 有保障的互操作性

omlox core-zone基础设施（infrastructure），是由定位软件或引擎，以及一个时间同步的卫星网络组成，其与标签进行通信。进而可以确定标签的位置（跟踪），或使标签能够自行确定位置（self-location，自我定位）。标签和卫星之间的通信协议（即omlox空中接口）由omlox core-zone规范定义。由于经过omlox认证的卫星和标签都实现了这个统一的空中接口，标签可以轻松快速地发现omlox core-zone基础设施的存在，并注册进行跟踪。跨不同供应商的设备之间的即插即用的互操作性，允许灵活配置和可扩展的RTLS，应应对工业、物流等领域的众多应用。

1.1 通信

omlox core-zone基础设施（即卫星）与移动标签之间的通信基于IEEE 802.15.4和IEEE 802.15.4z标准中定义的强制或可选物理层的子集。实际测距依赖于通常受到监管的宝贵超宽带信号（称为带内信号），而所有其他通信，如设备管理或固件更新，则通过单独的窄带带外（Out-of-Band, OOB）无线电进行处理。

omlox core-zone规范V2中，引入了两种用于UWB无线电的常见物理层配置：

• 全球配置（World-Wide configuration）符合全球规范：使用基础脉冲重复频率（BPRF）模式的UWB CH9（8GHz高频段，中心频率为7987.2 MHz）。 经过omlox认证的具备8GHz无线电的设备将显示omlox air 8标志。
• 长距离配置（Long-Range configuration）经过性能和距离优化：使用较高脉冲重复频率（HPRF）模式的UWB通道3（4GHz低频段，中心频率为4492.8MHz）。经过omlox认证的具备4GHz无线电的设备将显示omlox air 4标志。

根据各个国家的监管限制和设备的技术能力，omlox core-zone中固定卫星和移动标签之间的距离是通过定位引擎在一个或两个通道上进行计算（omlox air 4&8)。
OOB无线电基于IEEE 802.15.4-2020无线电标准（O-QPSK），使用2.45Hz的ISM频段。然后，在可能不希望或禁用2.45 GHz操作的环境中，可以将omlox core-zone配置为仅适用带内模式，所有的OOB通信将转移到UWB上。

1.2 定位引擎

定位引擎是omlox core-zone基础设置的重要组成部分，它通过卫星和标签之间基于UWB测量的数据计算被跟踪标签的位置。

测距与定位：定位涉及两个步骤，1）测量：在测距过程中，测量节点（标签和卫星）之间的距离。这个测量可以基于飞行时间（ToF）或到达时间差（TDoA）原理进行。这两种原理都是测量标签和卫星之间的直接距离。2）定位，通过静态定位（三边测量、三角测量）或跟踪策略来实现。

omlox core-zone V2技术规范中，提供了4中定位技术，omlox core-zone基础设置可以同时使用这些技术。

对于每个标签，可以选择以下基于基础设施的跟踪模式之一。

• TWR，双向测距，标签和多个卫星之间通过双向握手，根据飞行时间原理计算相互之间的距离。这种模式非常精确，但相应的能耗也比较大，且在同时跟踪的标签数量方面存在可扩展性限制。
• 上行TDOA（UL-TDOA），对于标签而言是一种高度节能的方式，tag仅需要周期性发送一个blink，当周围卫星收到之后，即可计算出标签和卫星之间的时间差。
• 下行TODA（Downlink TDoA， DL-TDOA），此种结构类似于GPS定位，卫星之间进行同步，对于标签而言直接接收信息，并进行解算，获得其位置。此种模式下，标签的容量是无限大，相应的定位结果将在tag端进行解算。
• 重构飞行时间（Reconstructed Time of Flight, RToF）：这种能量优化的双向测距模式是基于标签和一个卫星之间的单次握手，同时其他周围的卫星也接收并处理该握手。由于卫星进行了同步，进而可以计算（重构）所有卫星之间的飞行时间。