室內無線定位概述(參考版)
2025-06-30 08:45本頁面
【正文】 參考文獻。不管是GPS定位技術還是利用無線傳感器網絡或其他定位手段進行定位都有其局限性。除了以上提及的定位技術，還有基于計算機視覺、光跟蹤定位、基于圖像分析、磁場以及信標定位等的室內定位方法。未知節(jié)點j能夠接收到RNm(m=1~4)的數(shù)據包。此方法對上面的的表達式進行了改進。公式如下：其中，為未知節(jié)點估計位置的坐標，為錨節(jié)點j的坐標，為權值。普通的質心算法同上面所描述的三角質心算法有所不同，它不需要知道未知節(jié)點到錨節(jié)點的距離。通過取三角形的質心，作為移動節(jié)點MS的估計位置。這一種情況應該算是最為常見的情況，如下圖2所示：圖51中畫出來的三個圓一共有三個交點，形成一個三角形區(qū)域。但在實際中，由于噪聲的影響，信號遇到障礙物以后的急劇衰落，測量工具帶來的誤差等原因，在圓周模型中的三個圓是不可能相交于一點的。 三角質心法 在圓周定位模型中，三角質心法是一種較易實現(xiàn)、便于理解的算法。dn，假設節(jié)點D的坐標為(x，y)。最小二乘法的突出優(yōu)點是只需要一個假定的信號傳播模型和信號觀測值，計算簡單，易于實現(xiàn)。如果得到未知節(jié)點到3個參考節(jié)點的距離，則3個圓的交點就是該未知節(jié)點的位置。在三維空間中，三邊測量法指的己知一個未知節(jié)點到三個以上參考節(jié)點的距離，就可以確定該點的坐標。通過測量接收信號的強度，利用這個公式即可計算收發(fā)節(jié)點之間的大概距離[31]。通常將其看作為一種粗糙的測距技術，有可能產生士50%的測距誤差。因傳感器節(jié)點本身具有無線通信能力，故其是一種低功率、廉價的測距技術，RADARI2系統(tǒng)、SpotoNI28]系統(tǒng)等許多項目中使用了該技術。同時，AOA需要額外硬件，可能無法滿足傳感器節(jié)點對硬件尺寸和功耗的要求。除定位外，還能提供方向信息，如MIT的Cricket項目中就提出了基于AOA的定位算法。 如圖43所示,節(jié)點A先發(fā)射一個無線電信號，然后等待t時間(也可能不等待)以后接著發(fā)送一個聲信號給節(jié)點B?；谝阎盘杺鞑ニ俣?，可以直接把時間差異轉化為距離。一般在節(jié)點上安裝超聲波收發(fā)器和RF收發(fā)器。因無線傳感器網絡節(jié)點的硬件尺寸、價格和功耗限制，實際應用TOA技術的定位方案較少，但近期超寬帶(uwB)技術的發(fā)展以及在無線傳感器網絡中的應用，使得利用TOA定位具有了廣闊的前景。 TOA算法 該技術通過測量信號傳播時間來測量距離，因此需要節(jié)點間精確的時間同步。(range based)測量節(jié)點問點到點的距離或角度信息，使用三邊測量法、三角測量法或最大似然估計法計算節(jié)點位置。 該算法不需要進行節(jié)點之間的距離測量，節(jié)點不需要任何附加硬件支持，是無線傳感器網絡節(jié)點定位的一個理想方案。 圖42 DVHop算法示意圖 DVHop算法在網絡平均連通度10，錨節(jié)點比例10%的各向同性網絡中平均定位精度約為33%。這它與三個錨節(jié)點測量距離為 A:、B:、C:。錨節(jié)點A計算得到局部平均跳距為(40+75)/(2+5)=。當普通節(jié)點獲得與三個或更多錨節(jié)點的距離，執(zhí)行三邊測量法或者最大似然法定位計算。在大型網絡中，可通過為數(shù)據包設置一個TTL參數(shù)來減少通信量。在獲得其它錨節(jié)點位置和跳數(shù)后，錨節(jié)點計算局部平均跳距 AHS(Average HoP Size)并廣播。 DV_Hop算法 DVHoP算法由兩個階段組成。使用不同錨節(jié)點組合重復測試直到窮盡所有組合或達到所需定位精度，用包含有目標節(jié)點的所有三角形的交集區(qū)域質心作為目標節(jié)點位置。節(jié)點M如果自身運動至鄰居節(jié)點2處，將同時遠離錨節(jié)點A、C、D，故判斷自身不在三角形ACD中。利用在給定方向上若節(jié)點距錨節(jié)點越遠，接收信號強度越弱的無線傳播特性來判斷與錨節(jié)點的遠近。 圖41 APIT測試示意圖為了在靜態(tài)網絡中執(zhí)行PIT測試，定義了APIT（Approximate PIT Test）測試:假如普通節(jié)點M的鄰居節(jié)點沒有同時遠離或靠近三個錨節(jié)點A、B、C，則點M位于三角形ABC中，否則點M在三角形ABC外。主要算法有： 即知道節(jié)點位于某一區(qū)域或者知道節(jié)點的若千個可能位置，則可以用最小二乘法推導出，該節(jié)點最可能出現(xiàn)的位置就是該區(qū)域的質心。4 相關算法傳感器節(jié)點的定位算法根據定位過程中所需信息的不同可分為兩大類：基于測距(range based)和測距無關(rangefree)。精度：2m以內，平均1m。應用Zi
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