TOF定位说明
一、引言
恩智浦JN5148和JN5168无线微控制器包括一个硬件的飞行时间（TOF）引擎，可以测量一个 2.4 GHz的无线电信号在两个节点之间飞行所花的时间。这个时间与节点间距离成正比例，它可以被 用来估计两个节点间的距离。这个方法和加上信号强度组合在一起，可以用于开发位置感知系统。
二、测距的基本原理
TOF测距方法有正向测距和反向测距两种。
在TOF正向测距中，本地节点会向远程节点发送一个Poll数据包，远程节点收到这个数据包以后，发送一个应答ACK数据包回来，如下图所示：
图1：飞行时间测量
图中Ttot表示本地节点从发出Poll数据包到收到应答数据包花费的时间；Ttat表示远程节点收到poll到发出应答数据包所花费的时间，无线数据在空中传输花费的时间Ttof可以用下列公式计算得到：
由于本方法测距依赖于本地节点和远程节点测量的时间，而时间的测量又依赖于两者晶振的准确性，为了减少此类现象的影响，API提供了反向测量的功能：由远程节点发送数据包，本地节点应答。通过对正向测距和反向测距结果求平均值，有可能消除晶振偏差带来的影响。
三、实际测距的方法
飞行时间的计算依赖于发送和测试时间数据的两个节点间的协作。如下图所示：
✧实际测试中，由本地节点向远程节点发送Prime命令初始化测试，然后重复多次上文描述的测试，
最后本地节点向远程节点请求包含测距结果的数据包，远程节点收到请求后将测试结果数据发送给本地节点。反向测距中Poll和ACK命令收发方向相反；
✧实际测试中，正向测距一次46ms左右；反向测试一次时间49ms左右。由于正向测试和反向测试都
是测量了10次，所以单次正向测距平均4.6ms左右，单次反向测距平均4.9ms左右。CH3(CH2)6COOH
四、TOF API简要说明
焗炉TOF API提供了功能配置和使用时间的JN5148或JN5168装置。完整的示例代码可以在JN-AN-1143 飞行时间测距演示中到。
初始化：
在TOF硬件和API使用前，必须调用vAppApiTofInit()来初始化；
校准：
s32AppApiTofGetCalloffset() 和vAppApiTofSetCalloffset()；
测量：
bAppApiGetTof()，最多255次TOF测量；
五、TOF测量结果的处理：
◆TOF测量数据处理
2.4G信号在空中传播速度为光速(299,792,458 m/s)。由于ToF API返回的值单位为皮秒，所以可输液恒温器>多媒体教室中控系统
以通过乘以0.0003转换为距离，单位为米。在短距离上，TOF测量得到的结果为负值。
注：TOF测量得到的距离是无线信号在两个节点经过的距离，如果两个节点之间有物体遮挡，有可能导致无线信号折射，导致无线传播路径变长，这样测量得到距离会比实际距离长。因此，
在同一个位置采用多次测量很重要。
◆接收信号强度指示（RSSI）数据接收信号强度指示（RSSI）表示在1dB分辨率无线电接收信号的功
率（如下图）。
最大可接受到的RSSI值为108，最小值约为20
接收信号强度值RSSI和接收到的信号能量强度关系图
RSSI值和收发节点距离成反比，因此可以使用RSSI值来估算节点相距距离。但是由于RSSI值和距离成反平方关系，因此，距离越远，使用RSSI方法测得的距离越不准确。
通常情况下，RSSI法在距离低于10m时准确度高于TOF法。
使用RSSI法测距，采用的RSSi和距离模型很重要。例程中（JN-AN-1143）采用的模型为：
图示如下：
RSSI距离图示
注意：
1、信号强度测量依赖于许多因素，除了距离，天线的辐射的不规则性也可能会影响信号强度。任
何障碍物也将不同程度的影响信号衰减。
2、如果采用高功率模块，使用上述模型测得的距离会偏小。
IEEE 802.15.4中的链路质量LQI和RSSI的关系为：
弹性夹头
LQI = (RSSI – 20) x 3; 信号强度值SQIoled tft
if (LQI < 0)
LQI = 0;
else if (LQI > 255)
LQI = 255;
因此可以使用LQI值来得到RSSI值。
在官方提供的例程中，输出信息中有SQI值。SQI值表征接收信号的质量，范围为0到255之间。
一般认为高于200认为信号质量为好。SQI值可以用来评估测试结果的可信度。
六、节点定位的步骤
◆到参考节点
待定位节点可以向无线范围内的所有节点广播数据包，参考节点接收到以后，会回应相关数据，包括参考节点的地址和信号强度等。
◆测量距离
一旦待定位节点获得了一系列参考节点的列表以后，待定位节点可以执行测距过程获得距离信息。
◆打包测试结果并发送
根据实际情况而定，可能在本地处理，也可能将所有测试结果发送到处理中心处理。
◆定位系统的配置功能
任何定位系统必须有一定的配置功能以适应测试环境和应用的要求。这些配置包括：
✧定位测量的测试频率；
✧参考节点的数量；
✧定位需要读取的参考节点数量。
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