室內(nèi)無(wú)線定位概述(編輯修改稿)
2025-07-24 08:45 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 述為：kHz、MHz、GHz，范圍從低頻到微波不一。RFID室內(nèi)定位系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)：該系統(tǒng)通常由電子標(biāo)簽、射頻讀寫器、中間件以及計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)庫(kù)組成，結(jié)構(gòu)如圖32所示。射頻標(biāo)簽和讀寫器是通過(guò)由天線架起的空間電磁波的傳輸通道進(jìn)行數(shù)據(jù)交換的。在定位系統(tǒng)應(yīng)用中，將射頻讀寫器放置在待測(cè)移動(dòng)物體上，射頻電子標(biāo)簽嵌入到操作環(huán)境中。電子標(biāo)簽上存儲(chǔ)有位置識(shí)別的信息，讀寫器則通過(guò)有線或無(wú)線形式連接到信息數(shù)據(jù)庫(kù)。 圖32 RFID室內(nèi)定位結(jié)構(gòu)圖RFID室內(nèi)定位技術(shù)典型系統(tǒng)LANDMARK：LANDMARK系統(tǒng)是應(yīng)用RFID的典型的室內(nèi)定位系統(tǒng)。該系統(tǒng)通過(guò)參考標(biāo)簽和待定標(biāo)簽的信號(hào)強(qiáng)度RSSI的分析計(jì)算，利用“最近鄰居”算法和經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算出帶定位標(biāo)簽的坐標(biāo)。LANDMARK系統(tǒng)定位精度：平均1m。缺陷：LANDMARK系統(tǒng)有幾方面缺陷，首先，系統(tǒng)定位精度由參考標(biāo)簽的位置決定，參考標(biāo)簽的位置會(huì)影響定位；第二，系統(tǒng)為了提高定位精度需要增加參考標(biāo)簽的密度，然而密度較高會(huì)產(chǎn)生較大的干擾，影響信號(hào)強(qiáng)度；第三，因?yàn)橐ㄟ^(guò)公式計(jì)算歐幾里德公式得到參考標(biāo)簽和待定標(biāo)簽的距離，所以計(jì)算量較大。 無(wú)線局域網(wǎng)技術(shù)（WiFi/IEEE ）：，無(wú)論校園，工作場(chǎng)合或是公共場(chǎng)所等都廣泛應(yīng)用了該技術(shù)。使用中只需用手機(jī)，筆記本電腦或者是PDA等就可以輕松獲取無(wú)線信號(hào)。無(wú)線局域網(wǎng)技術(shù)也可輕松運(yùn)用到室內(nèi)定位系統(tǒng)中。在無(wú)線局域網(wǎng)中的AP接入點(diǎn)或是無(wú)線網(wǎng)卡都可以方便測(cè)得無(wú)線信號(hào)的強(qiáng)度，利用這一點(diǎn)可以通過(guò)匹配信號(hào)強(qiáng)度的方法進(jìn)行定位。位置指紋法是一種常用的無(wú)線局域網(wǎng)室內(nèi)定位技術(shù)，典型的系統(tǒng)是RADAR原型系統(tǒng)，由微軟研發(fā)?；赗SSI技術(shù)的RADAR室內(nèi)定位系統(tǒng)運(yùn)行分兩個(gè)過(guò)程，分別是先在系統(tǒng)覆蓋區(qū)域?qū)υO(shè)置的若干個(gè)AP固定點(diǎn)離線采集其位置信息以及信號(hào)強(qiáng)度，通過(guò)有線網(wǎng)絡(luò)傳輸給數(shù)據(jù)中心形成位置指紋數(shù)據(jù)庫(kù)，再對(duì)實(shí)時(shí)待測(cè)物所測(cè)算得到信號(hào)強(qiáng)度利用最近鄰居法分析匹配出其位置。精度：2~3m。缺陷：采集數(shù)據(jù)工作量大，而且為了達(dá)到較高的精度，固定點(diǎn)AP的位置測(cè)算設(shè)置比較繁瑣。ZigBee/IEEE ：ZigBee技術(shù)應(yīng)用于較短距離無(wú)線通信，主要面向無(wú)線個(gè)人區(qū)域網(wǎng)（PAN），網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)在應(yīng)用中表現(xiàn)出近距離，低功耗，低成本等特征，這些都可以滿足室內(nèi)定位系統(tǒng)的要求和條件。應(yīng)用ZigBee技術(shù)的室內(nèi)定位系統(tǒng)是通過(guò)在傳感器網(wǎng)絡(luò)中布置參考節(jié)點(diǎn)，移動(dòng)節(jié)點(diǎn)構(gòu)成系統(tǒng)的，參考節(jié)點(diǎn)為靜態(tài)節(jié)點(diǎn)，它們發(fā)送位置信息和RSSI值給移動(dòng)待測(cè)節(jié)點(diǎn)，該節(jié)點(diǎn)將數(shù)據(jù)寫入定位模塊，分析計(jì)算得到自身位置。該系統(tǒng)常采用分布式節(jié)點(diǎn)設(shè)置，可以減少網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)工作量和通信延遲的問(wèn)題。精度：2m以內(nèi)，平均1m。缺陷：網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定性還有待提高，易受環(huán)境干擾。4 相關(guān)算法傳感器節(jié)點(diǎn)的定位算法根據(jù)定位過(guò)程中所需信息的不同可分為兩大類：基于測(cè)距(range based)和測(cè)距無(wú)關(guān)(rangefree)。(range free) 無(wú)需確定距離和角度信息，僅根據(jù)網(wǎng)絡(luò)對(duì)通性等信息加以實(shí)現(xiàn)。主要算法有： 即知道節(jié)點(diǎn)位于某一區(qū)域或者知道節(jié)點(diǎn)的若千個(gè)可能位置，則可以用最小二乘法推導(dǎo)出，該節(jié)點(diǎn)最可能出現(xiàn)的位置就是該區(qū)域的質(zhì)心。 APIT(approximate pointintriangulation teat近似三角形內(nèi)點(diǎn)測(cè)試法）PIT（Perfect PointInTriangulation Test Theory）測(cè)試指一個(gè)點(diǎn)如果存在一個(gè)方向，沿該方向運(yùn)動(dòng)會(huì)同時(shí)遠(yuǎn)離或接近三個(gè)參考點(diǎn)，則說(shuō)明該點(diǎn)在以這三個(gè)參考點(diǎn)為頂點(diǎn)構(gòu)成的三角形外，否則該點(diǎn)就三角形內(nèi)。 圖41 APIT測(cè)試示意圖為了在靜態(tài)網(wǎng)絡(luò)中執(zhí)行PIT測(cè)試，定義了APIT（Approximate PIT Test）測(cè)試:假如普通節(jié)點(diǎn)M的鄰居節(jié)點(diǎn)沒(méi)有同時(shí)遠(yuǎn)離或靠近三個(gè)錨節(jié)點(diǎn)A、B、C，則點(diǎn)M位于三角形ABC中，否則點(diǎn)M在三角形ABC外。它利用無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)較高的節(jié)點(diǎn)密度來(lái)模擬節(jié)點(diǎn)移動(dòng)。利用在給定方向上若節(jié)點(diǎn)距錨節(jié)點(diǎn)越遠(yuǎn)，接收信號(hào)強(qiáng)度越弱的無(wú)線傳播特性來(lái)判斷與錨節(jié)點(diǎn)的遠(yuǎn)近。通過(guò)鄰居節(jié)點(diǎn)間信息交換，模擬PIT測(cè)試的節(jié)點(diǎn)移動(dòng)，如圖41，節(jié)點(diǎn)M通過(guò)與鄰居節(jié)點(diǎn)1交換信息，得知自身如果運(yùn)動(dòng)至節(jié)點(diǎn)1，將遠(yuǎn)離錨節(jié)點(diǎn)B和C，但會(huì)接近錨節(jié)點(diǎn)A，與鄰居節(jié)點(diǎn)4的通信和判斷過(guò)程類似，最終確定自身位于三角形ABC中。節(jié)點(diǎn)M如果自身運(yùn)動(dòng)至鄰居節(jié)點(diǎn)2處，將同時(shí)遠(yuǎn)離錨節(jié)點(diǎn)A、C、D，故判斷自身不在三角形ACD中。在APIT算法中，一個(gè)目標(biāo)節(jié)點(diǎn)任選三個(gè)連通錨節(jié)點(diǎn)，測(cè)試自己是否位于它們所組成的三角形中。使用不同錨節(jié)點(diǎn)組合重復(fù)測(cè)試直到
醫(yī)療健康相關(guān)推薦
鄂ICP備17016276號(hào)-1