ラジオロケーション

Radiolocatingは、電波を使用して何かの場所を見つけるプロセスです。一般に、受動的な使用、特にレーダー、および埋設ケーブル、水道管、その他の公共施設の検出を指します。それはラジオナビゲーションに似ていますが、通常、ラジオロケーションは自分の位置を積極的にではなく、受動的に遠くの物体を見つけることを指します。両方とも放射能測定のタイプです。 Radiolocationは、貴重な資産を追跡するためのリアルタイム位置特定システム（RTLS）でも使用されます。

基本理念

受信した電波の特性を測定することにより、オブジェクトを特定できます。電波は、位置を特定するオブジェクトによって送信される場合もあれば、後方散乱波（レーダーまたはパッシブRFIDなど）である場合もあります。スタッドファインダは、超音波ではなく電波を使用する場合、ラジオロケーションを使用します。

1つの手法では、発信信号強度と比較した受信信号強度（RSSI）のパワーの差を使用して距離を測定します。別の手法では、送信時間と伝搬速度がわかっているときに到着時間（TOA）を使用します。異なる既知の場所（到着時差、TDOA）にある複数の受信機からのTOAデータを結合すると、送信時間の知識がなくても位置の推定値を提供できます。受信局への到達角度（AOA）は、指向性アンテナを使用するか、既知の位置にあるアンテナのアレイへの到達時間の差によって決定できます。 AOA情報を前述の手法からの距離推定値と組み合わせて、送信機または後方散乱体の位置を確立することができます。あるいは、既知の場所の2つの受信局のAOAが送信機の位置を確立します。複数の受信機を使用して送信機を特定することをマルチラテレーションと呼びます。

媒体の伝送特性を計算に含めると、推定値が改善されます。 RSSIの場合、これは電磁透過性を意味します。 TOAでは、見通し外受信を意味する場合があります。

RSSIを使用して単一の受信機から送信機を特定するには、特定するオブジェクトからの送信（または後方散乱）電力と、介在領域の伝搬特性がわかっている必要があります。空の空間では、信号強度は、波長および配置されるオブジェクトと比較して距離が大きい場合、距離の逆二乗として減少しますが、ほとんどの実際の環境では、吸収、屈折、シャドーイング、反射。約10 GHz未満の周波数での空気中の電波伝搬では吸収は無視できますが、回転分子状態を励起できるマルチGHz周波数では重要になります。屈折は、大気中の水分含有量と温度の勾配のため、長距離（数十から数百キロメートル）で重要です。都市環境、山岳環境、または屋内環境では、障害物の介在による障害物や近くの表面からの反射が非常に一般的であり、マルチパス歪みの原因となります。つまり、送信信号の反射および遅延複製が受信機で結合されます。異なるパスからの信号は、建設的または破壊的に追加できます。このような振幅の変動は、フェージングとして知られています。送信機と受信機の位置に対する信号強度の依存性は複雑になり、多くの場合単調ではないため、単一受信機の位置推定は不正確で信頼性が低くなります。多くの受信機を使用したマルチラテレーションは、多くの場合、キャリブレーション測定（「フィンガープリント」）と組み合わされて、精度が向上します。

また、特に送信機から受信機への直接パスが障害物によってブロックされている場合、TOAおよびAOA測定はマルチパスエラーの影響を受けます。到着時間の測定は、信号に対象のスケールで明確な時間依存の特徴がある場合（たとえば、既知の持続時間の短いパルスで構成される場合）に最も正確ですが、フーリエ変換理論は振幅または位相を変更するために短い時間スケールでは、信号は広い帯域幅を使用する必要があります。たとえば、約1 nsの持続時間のパルスを作成するには、0.3 m（1フィート）以内の位置を特定するのにほぼ十分で、約1 GHzの帯域幅が必要です。無線スペクトルの多くの地域では、スペクトルのその他の狭帯域ユーザーとの干渉を避けるために、このような広い帯域幅での放射は関連規制当局によって許可されていません。米国では、902-928 MHzや2.4-2.483 GHzの産業、科学、医療ISM帯域など、いくつかの帯域で免許不要の伝送が許可されていますが、高電力伝送はこれらの帯域外に拡張できません。ただし、いくつかの管轄区域では、他のスペクトルユーザーとの干渉を最小限に抑えるために、送信電力に制約があるため、GHzまたはマルチGHz帯域幅での超広帯域伝送が可能になりました。 UWBパルスは非常に短い時間であり、多くの場合、都市環境または屋内環境でのTOAの正確な推定値を提供します。

ラジオロケーションは、さまざまな産業および軍事活動に採用されています。レーダーシステムは、多くの場合、TOAとAOAの組み合わせを使用して、単一の受信機を使用して後方散乱オブジェクトの位置を決定します。ドップラーレーダーでは、ドップラーシフトも考慮され、位置ではなく速度が決定されます（ただし、将来の位置を決定するのに役立ちます）。較正済みRTLSとTDOAを使用したリアルタイムロケーションシステムRTLSは市販されています。広く使用されている全地球測位システム（GPS）は、既知の位置にある衛星からの信号のTOAに基づいています。

携帯電話

無線ロケーションは、基地局を介した携帯電話でも使用されます。ほとんどの場合、これは無線塔間の三辺測量によって行われます。発信者またはハンドセットの場所は、いくつかの方法で決定できます。

到着角度 （ AOA ）には、少なくとも2つのタワーが必要です。各タワーからの角度に沿った線が交差するポイントに発信者を配置します
到着時差 （ TDOA ）または到着時刻 （ TOA ）は、マルチラテレーションを使用して機能しますが、時間差を決定するのはネットワークであるため、各タワーからの距離は（地震計と同様）
ロケーションシグネチャは、「フィンガープリント」を使用して、携帯電話の信号が各セルの異なる場所に現れることが知られているパターン（マルチパスなど）を保存および呼び出します。

最初の2つは見通し線に依存しています。見通しは、山岳地帯や高層ビルの周辺では困難または不可能です。ただし、これらの状況では、ロケーション署名が実際にうまく機能します。 CingularやT-MobileなどのTDMAおよびGSMネットワークはTDOAを使用します。

Verizon WirelessやSprint PCSなどのCDMAネットワークは、技術的には無線ナビゲーションに似ているハンドセットベースの無線ロケーションテクノロジーを使用する傾向があります。 GPSはそれらの技術の1つです。

ハンドセットとネットワークの両方を必要とする複合ソリューションには、次のものが含まれます。

アシストGPS（ワイヤレスまたはテレビ）により、屋内でもGPSを使用できます。
高度な順方向リンク三辺測量（A-FLT）
タイミングアドバンス/ネットワーク測定レポート（TA / NMR）
強化された観測時間差（E-OTD）

当初、携帯電話でのこれらの目的は、緊急電話番号への呼び出しに応答するPublic Safety Answering Point（PSAP）が、発信者がどこにいて、どこに緊急サービスを送信するかを正確に知ることができるようにすることです。この機能は、NANP（北米）内ではワイヤレス拡張911として知られています。携帯電話ユーザーは、収集した位置情報を他の電話番号またはデータネットワークに送信することを許可できます。または、他のロケーションベースのサービスが必要です。デフォルトでは、プライバシーを保護するために、この選択は通常オフになっています。

国際規制

ラジオロケーションサービス （略称： RLS ）は、国際電気通信連合（ITU）の無線規制（RR）の第1.48条によると、「ラジオロケーションを目的とした無線決定サービス」と定義されています。

例

陸上レーダー（放物線アンテナ）
陸上レーダー（アクティブフェーズドアレイレーダー）
陸上レーダー（防火レーダーFuMG 39„Würzburg“）
海上レーダー（フリゲート艦ハンブルク）
空中レーダー（Boeing E-3 Sentry）
陸上移動レーダー（航空監視レーダーTRML-3D）

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携帯電話

国際規制

分類

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