無(wú)線傳感網(wǎng)定位技術(shù)-文庫(kù)吧資料
2025-01-18 13:24本頁(yè)面
【正文】 對(duì)未知節(jié)點(diǎn)和信標(biāo)節(jié)點(diǎn)之間的距離進(jìn)行估計(jì)，然后利用多邊定位等方法完成對(duì)其他節(jié)點(diǎn)的定位； ? 另一類是通過(guò)鄰居節(jié)點(diǎn)和信標(biāo)節(jié)點(diǎn)來(lái)確定包含未知節(jié)點(diǎn)的區(qū)域，然后將這個(gè)區(qū)域的質(zhì)心作為未知節(jié)點(diǎn)的坐標(biāo)。它不是通過(guò)測(cè)量節(jié)點(diǎn)之間的距離來(lái)定位的，而是僅根據(jù) 網(wǎng)絡(luò)的連通性 確定網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)之間的 跳數(shù) ，同時(shí)根據(jù)已知位置的參考節(jié)點(diǎn)的坐標(biāo)等信息估計(jì)出每一跳的大致距離，然后估計(jì)出節(jié)點(diǎn)在網(wǎng)絡(luò)中的位置。 （ 3）極大似然估計(jì)法 ? 極大似然估計(jì)法 (maximum likelihood estimation， MLE)如圖 ，己知 3等個(gè)節(jié)點(diǎn)的坐標(biāo)分別為(x1,y1)、 (x2,y2)、 … 、 (xn,yn)，它們到未知節(jié)點(diǎn)的距離分別為 d d … 、 dn，假設(shè)未知節(jié)點(diǎn)的坐標(biāo)為(x,y)。同理對(duì) A、 B、 ∠ ADB和 B、 C、 ∠ BDC分別確定相應(yīng)的圓心、半徑。那么存在下列公式： ???????????????????cccbbbaaadyyxxdyyxxdyyxx222222)()()()()()(BACD（ 1）三邊測(cè)量法 ??????????????????????????????????? ?2222222222221)(2)(2)(2)(2bccbcbaccacacbcbcacaddyyxxddyyxxyyxxyyxxyx可以得到點(diǎn) D的坐標(biāo)為 （ 2）三角測(cè)量法 ? 三角測(cè)量法 (triangulation)原理如圖 65所示，已知 A、 B、C三個(gè)節(jié)點(diǎn)的坐標(biāo)分別為 (xa,ya)、 (xb,yb)、 (xc,yc) ，節(jié)點(diǎn) D相對(duì)于節(jié)點(diǎn) A、 B、 C的角度分別為 ∠ ADB、 ∠ ADC 、 ∠ BDC ，假設(shè)節(jié)點(diǎn) D的坐標(biāo)為 (x,y)。 節(jié)點(diǎn) 定位計(jì)算方法 ? 在傳感器節(jié)點(diǎn)定位過(guò)程中，未知節(jié)點(diǎn)在獲得對(duì)于鄰近信標(biāo)節(jié)點(diǎn)的距離，或獲得鄰近的信標(biāo)節(jié)點(diǎn)與未知節(jié)點(diǎn)之間的相對(duì)角度后，通常使用下列方法計(jì)算自己的坐標(biāo)。 ? TDoA技術(shù)對(duì)節(jié)點(diǎn)硬件的要求高，其對(duì)成本和功耗的要求使得該技術(shù)對(duì)低成本、低功耗的傳感網(wǎng)設(shè)計(jì)提出了挑戰(zhàn)。 無(wú) 線 信 號(hào)超 聲 波 信 號(hào)發(fā) 射 端 接 收 端T1T2距 離（ 3）到達(dá) 時(shí)間差（ TDOA） (2) ? 由于無(wú)線射頻信號(hào)的傳播速度要遠(yuǎn)大于超聲波的傳播速度，因而未知節(jié)點(diǎn)在收到無(wú)線射頻信號(hào)時(shí)，會(huì)同時(shí)打開超聲波信號(hào)接收機(jī)。 （ 3）到達(dá) 時(shí)間差（ TDOA）（ 1） ? 在基于 TDoA的定位機(jī)制中，發(fā)射節(jié)點(diǎn)同時(shí)發(fā)射兩種不同傳播速度的無(wú)線信號(hào)，接收節(jié)點(diǎn)根據(jù)兩種信號(hào)到達(dá)的時(shí)間差以及這兩種信號(hào)的傳播速度計(jì)算兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間的距離。但由于無(wú)線信號(hào)的傳輸速度快，時(shí)間測(cè)量上的很小誤差就會(huì)導(dǎo)致很大的誤差值，所以要求傳感器節(jié)點(diǎn)有較強(qiáng)的計(jì)算能力。 ? 這類方法通過(guò)測(cè)量傳輸時(shí)間來(lái)估算兩節(jié)點(diǎn)之間距離。對(duì)節(jié)點(diǎn)硬件的成本和復(fù)雜度的要求很低，但聲波的傳播速度易受大氣條件的影響。 （ 2）到達(dá) 時(shí)間（ TOA） (3) ? ToA采用的聲波信號(hào)進(jìn)行到達(dá)時(shí)間測(cè)量。 無(wú) 線 傳 輸 模 塊無(wú) 線 電 模 塊麥 克 風(fēng) 模 塊M C UM C U揚(yáng) 聲 器 模 塊揚(yáng) 聲 器 模 塊（ 2）到達(dá) 時(shí)間（ TOA） (2) ? 假設(shè)兩個(gè)節(jié)點(diǎn)預(yù)先變現(xiàn)了時(shí)間同步，在發(fā)送節(jié)點(diǎn)發(fā)送偽噪聲序列信號(hào)的同時(shí)，無(wú)線傳輸模塊通過(guò)無(wú)線電同步消息通知接收節(jié)點(diǎn)偽噪聲序列信號(hào)發(fā)送的時(shí)間，接收節(jié)點(diǎn)的麥克風(fēng)模塊檢測(cè)到偽噪聲序列信號(hào)后，根據(jù)聲波信號(hào)的傳播時(shí)間和速度來(lái)計(jì)算節(jié)點(diǎn)間的距離。 （ 2）到達(dá) 時(shí)間（ TOA）（ 1） ? ToA機(jī)制是已知信號(hào)的傳播速度，根據(jù)信號(hào)的傳播時(shí)間來(lái)計(jì)算節(jié)點(diǎn)間的距離。當(dāng)遇到非均勻傳播環(huán)境，有障礙物造成多徑反射或信號(hào)傳播模型過(guò)于粗糙時(shí)， RSSI測(cè)距精度和可靠性降低，有時(shí)測(cè)距誤差可達(dá)到 50%。 ?利用理論和經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ停瑢鞑p耗轉(zhuǎn)化為發(fā)送器與接收器的距離。這里重點(diǎn)介紹通過(guò)距離測(cè)量的方式，它可以用來(lái)計(jì)算傳感網(wǎng)中某一未知位置的節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)。解析幾何里有多種方法可以確定一個(gè)點(diǎn)的位置。 ?資金代價(jià) 則包括實(shí)現(xiàn)一種定位系統(tǒng)或算法的基礎(chǔ)設(shè)施、節(jié)點(diǎn)設(shè)備的總費(fèi)用。 ?時(shí)間代價(jià) 包括一個(gè)系統(tǒng)的安裝時(shí)間、配置時(shí)間、定位所需時(shí)間。采用的定位方法不同，功耗的差別會(huì)很大，主要原因是定位算法的復(fù)雜度不同，需要為定位提供的計(jì)算和通信開銷方面存在數(shù)量上的差別，導(dǎo)致完成定位服務(wù)的功耗有所不同。如果刷新速度太低，可能會(huì)使得操作者無(wú)法實(shí)施實(shí)時(shí)控制。對(duì)于移動(dòng)的物體，如果位置信息刷新較慢，就會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重的位置信息滯后，直觀上感覺(jué)已經(jīng)前進(jìn)了很長(zhǎng)距離，提供的位置還是以前的位置。 3．定位性能的評(píng)價(jià)指標(biāo) ? （ 3）刷新速度：
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