وقت الوصول

وقت الوصول ( TOA ) هو اللحظة الزمنية المطلقة التي تصل فيها إشارة الراديو الصادرة من جهاز الإرسال إلى جهاز الاستقبال البعيد. أما الفترة الزمنية المنقضية منذ وقت الإرسال ( TOT ) فهي وقت الانتقال (TOF). وفرق وقت الوصول ( TDOA ) هو الفرق بين وقتي الوصول.

تستخدم العديد من أنظمة تحديد المواقع الراديوية قياسات زمن الوصول (TOA) لتحديد الموقع الجغرافي عبر تقنية التثليث باستخدام المدى الحقيقي . يمكن حساب المدى الحقيقي أو المسافة مباشرةً من زمن الوصول، حيث تنتقل الإشارات بسرعة معروفة . يُضيّق زمن الوصول من محطتين أساسيتين نطاق الموقع إلى دائرة ؛ بينما تتطلب البيانات من محطة أساسية ثالثة تحديد الموقع بدقة إلى نقطة واحدة. تستخدم تقنيات فرق زمن الوصول (TDOA)، مثل التثليث باستخدام المدى الزائف، فرق التوقيت المقاس بين أزمنة الوصول.

يمكن تطبيق هذا المفهوم أيضاً مع معيار IEEE 802.15.4a CSS كما هو الحال مع تعديل IEEE 802.15.4aUWB. ^{[ 1 ]}

كما هو الحال مع تقنية TDOA، فإن مزامنة محطة الشبكة الأساسية مع محطات تحديد الموقع المرجعية أمر بالغ الأهمية. ويمكن إجراء هذه المزامنة بطرق مختلفة:

• مع وجود ساعة متزامنة تمامًا على كلا الجانبين. يؤدي عدم دقة تزامن الساعة مباشرةً إلى موقع غير دقيق.
• مع وجود إشارتين لهما سرعات مختلفة . يعمل نطاق الصوت إلى ضربة البرق بهذه الطريقة ( سرعة الضوء وسرعة الصوت ).
• عن طريق القياس إلى نقطة مرجعية مشتركة أو التشغيل منها.
• بدون تزامن مباشر، ولكن مع تعويض اختلافات طور الساعة،

يُعدّ قياس المدى ثنائي الاتجاه طريقة تعاونية لتحديد المسافة بين وحدتي إرسال واستقبال لاسلكيتين. عندما يتعذر تزامن مذبذبات أجهزة الإرسال المعنية ، وبالتالي اختلاف التوقيتات، فإن تطبيق القياس كمسار ثنائي الاتجاه إلى جهاز الاستقبال وعكسه إلى جهاز الإرسال يُعوض بعض فروق الطور بين المذبذبات. يُطبّق هذا المفهوم مع نظام تحديد المواقع في الوقت الحقيقي (RTLS) كما هو مُعرّف في المعيار الدولي ISO/IEC FCD 24730–5. ^{[ 2 ]}

الشكل 4أ. إشارة النبضة

الشكل 4ب. إشارة النطاق العريض

الشكل 4ج. إشارة النطاق الضيق

أمثلة على قياس فرق التوقيت باستخدام الارتباط المتبادل (نظام المراقبة)

لنفترض أن نظام مراقبة يحسب الفروق الزمنية (${\displaystyle \tau _{i}}$ل${\displaystyle i=1,2,...,m-1}$) من جبهات الموجة التي تلامس كل مستقبل. معادلة فرق وقت الوصول (TDOA) للمستقبلات${\displaystyle i}$و${\displaystyle 0}$هو (حيث تكون سرعة انتشار الموجة)${\displaystyle c}$والمدى الحقيقي بين المركبة وجهاز الاستقبال هو${\displaystyle R_{0}}$و${\displaystyle R_{i}}$)

الكمية${\displaystyle c\,T_{i}}$يُطلق عليه غالبًا اسم المدى الزائف. وهو يختلف عن المدى الحقيقي بين المركبة والمحطة${\displaystyle i}$بإزاحة أو انحياز، وهو نفسه لكل إشارة. ينتج عن طرح نطاقين زائفين الفرق بين النطاقين الحقيقيين نفسيهما.

يوضح الشكل 4أ (الرسمان البيانيان الأولان) محاكاة لشكل موجة نبضية مسجلة بواسطة أجهزة الاستقبال.${\displaystyle P_{0}}$و${\displaystyle P_{1}}$المسافة بين${\displaystyle E}$،${\displaystyle P_{1}}$و${\displaystyle P_{0}}$بحيث يستغرق النبض 5 وحدات زمنية أطول للوصول${\displaystyle P_{1}}$من${\displaystyle P_{0}}$وحدات الزمن في الشكل  4 هي وحدات اعتباطية. يوضح الجدول التالي وحدات مقياس الزمن التقريبية لتسجيل أنواع مختلفة من الموجات:

المنحنى الأحمر في الشكل 4أ (الرسم البياني الثالث) هو دالة الارتباط المتبادل${\displaystyle (P_{1}\star P_{0})}$تقوم دالة الارتباط المتبادل بتحريك أحد المنحنيين زمنيًا فوق الآخر، وتعيد قيمة ذروة عندما تتطابق أشكال المنحنيين. تمثل الذروة عند الزمن = 5 مقياسًا للإزاحة الزمنية بين الموجات المسجلة، وهي أيضًا${\displaystyle \tau }$القيمة المطلوبة للمعادلة 3 . 

يوضح الشكل 4ب نفس نوع المحاكاة لموجة واسعة النطاق من الباعث. يبلغ الإزاحة الزمنية 5 وحدات زمنية لأن الهندسة وسرعة الموجة متطابقتان مع  مثال الشكل 4أ. ومرة ​​أخرى، تحدث ذروة الارتباط المتبادل عند${\displaystyle \tau _{1}=5}$.

الشكل 4ج مثال على شكل موجة متصلة ضيقة النطاق من جهاز الإرسال. تُظهر دالة الارتباط المتبادل عاملاً مهماً عند اختيار هندسة جهاز الاستقبال. توجد ذروة عند الزمن = 5 زائد كل زيادة في دورة الموجة. للحصول على حل واحد لفرق الزمن المقاس، يجب أن تكون أكبر مسافة بين أي جهازي استقبال أقل من طول موجة واحدة لإشارة جهاز الإرسال. تستخدم بعض الأنظمة، مثل LORAN C و Decca المذكورتين سابقاً (تذكر أن نفس الحسابات تنطبق على جهاز استقبال متحرك وعدة أجهزة إرسال معروفة)، مسافات أكبر من طول موجة واحدة وتتضمن معدات، مثل كاشف الطور ، لحساب عدد الدورات التي تمر أثناء حركة جهاز الإرسال. هذا لا يعمل إلا مع أشكال الموجات المتصلة ضيقة النطاق بسبب العلاقة بين الطور${\displaystyle \theta }$، تكرار${\displaystyle f}$والوقت${\displaystyle T}$:

${\displaystyle \theta =2\pi f\cdot T.}$

سيكتشف كاشف الطور تغيرات في التردد كضوضاء طورية مقاسة ، والتي ستكون بمثابة عدم يقين ينتقل إلى الموقع المحسوب. إذا كانت الضوضاء الطورية كبيرة بما يكفي، فقد يصبح كاشف الطور غير مستقر.

تستخدم أنظمة الملاحة أساليب مشابهة، ولكنها أكثر تعقيدًا بعض الشيء، لأنظمة المراقبة لحساب فروق التأخير. ويكمن التغيير الرئيسي في أن أنظمة الملاحة القائمة على زمن الوصول (DTOA) تُجري ارتباطًا متبادلًا بين كل إشارة مُستقبلة ونسخة مُخزّنة من الإشارة المُرسلة (بدلًا من إشارة مُستقبلة أخرى). وتُنتج هذه العملية تأخير الإشارة المُستقبلة مضافًا إليه انحياز ساعة المستخدم (نطاق زائف مُقاس بـ${\displaystyle 1/c}$). يؤدي طرح نتائج حسابين من هذا القبيل إلى الحصول على فرق التأخير المطلوب (${\displaystyle \tau _{i}}$في المعادلة 3 ). 

تُجري أنظمة الملاحة TOT حسابات مشابهة لأنظمة الملاحة TDOA. ومع ذلك، لا تُجرى الخطوة الأخيرة، وهي طرح نتائج الارتباط المتبادل من نتائج الارتباط المتبادل. وبالتالي، تكون النتيجة${\displaystyle m}$تأخيرات وقت الإشارة المستلمة بالإضافة إلى انحياز ساعة المستخدم (${\displaystyle T_{i}}$في المعادلة 3 ). 

• زاوية الوصول
• توطين GSM
• نطاق
• التثليث

• نظام تحديد المواقع في الوقت الحقيقي للمبتدئين، تأليف أجاي مالك، دار نشر وايلي نيويورك، 2009

• عُقدت ندوة بعنوان "الأمن في الاتصالات المتنقلة" في مجموعة أمن الاتصالات (COSY) بجامعة روهر بوخوم، ألمانيا.