無線傳感網定位技術-在線瀏覽
2025-03-01 13:24本頁面
【正文】 若兩個節(jié)點之間距離是 20m，定位精度為 2m，則相對定位精度為 10％。例如超聲波可以達到分米級精度，但是它的覆蓋范圍只有 10多米； WiFi和藍牙的定位精度為 3米左右，覆蓋范圍可以達到 100米左右； GSM系統(tǒng)能覆蓋千米級的范圍，但是精度只能達到 100米。提供大范圍內的高精度通常是難以實現(xiàn)的。例如，如果 GPS每秒刷新 1次，則這種頻率對于車輛導航已經足夠了，能讓人體驗到實時服務的感覺。因此，刷新速度會影響定位系統(tǒng)實際工作提供的精度，它還會影響位置控制者的現(xiàn)場操作。 3．定位性能的評價指標 ? （ 4）功耗： ? 功耗作為傳感網設計的一項重要指標，對于定位這項服務功能，需要計算為此所消耗的能量。 ? （ 5）代價： ? 定位系統(tǒng)或算法的代價可從幾個不同方面來評價。 ?空間代價 包括一個定位系統(tǒng)或算法所需的基礎設施和網絡節(jié)點的數(shù)量、硬件尺寸等。 返回 三、基于 距離的定位算法 ? 基于測距的定位技術是通過測量節(jié)點之間的距離，根據(jù)幾何關系計算出網絡節(jié)點的位置。 ? 比較常用的方法是 多邊定位 和 角度定位 。 基本測距 方法 ? （ 1）接收信號強度指示（ RSSI） ? （ 2）到達時間（ ToA） ? （ 3）到達時間差（ TDoA） （ 1）接收 信號強度指示（ RSSI） ?基于 RSSI定位算法，是通過測量發(fā)送功率與接收功率，計算傳播損耗。 ?該方法易于實現(xiàn)，無需在節(jié)點上安裝輔助定位設備。一般將 RSSI和其他測量方法綜合運用來進行定位。如圖 61所示為某于 ToA測距的簡單實現(xiàn)過程示例，采均偽噪聲序列信號作為聲波信號，根據(jù)聲波的傳播時間來測量節(jié)點之間的距離。 ? 節(jié)點在計算出多個鄰近的信標節(jié)點后，利用多邊測量算法和極大似然估計算法算出自身的位置。由于聲波頻率低，速度低。 ? ToA算法的定位精度高，但要求節(jié)點間保持精確的時間同步，對傳感器節(jié)點的硬件和功耗提出了較高的要求。精度較好。這兩種基于時間的測距方法適用于多種信號，如射頻、聲學、紅外和超聲波信號等。 ? 如圖 62所示，發(fā)射節(jié)點同時發(fā)射無線射頻信號和超聲波信號，接收節(jié)點記錄下這兩種信號的到達時間 T T2，巳知無線射頻信號和超聲波的傳播速度為 c c2，那么兩點之間的距離為 (T2T1)S，其中 S=c1c2/(c2c1)。根據(jù)兩種信號的到達時間間隔和各自的傳播速度，未知節(jié)點算出和該信標節(jié)點之間的距離，然后通過比較到各個鄰近信標節(jié)點的距離，選擇出離自身最近的信標節(jié)點，從該信標節(jié)點廣播的信息中取得自身的位置。當然 TDoA技術的測距誤差小，具有較高精度。 ? （ 1）三邊測量法 ? （ 2）三角測量法 ? （ 3）極大似然估計法 （ 1）三邊測量法 ? 三邊測量法（ trilateration）如圖 64所示，已知 A、B、 C三個節(jié)點的坐標分別為 (xa,ya)、 (xb,yb)、(xc,yc)，以及它們到未知節(jié)點 D的距離分別為 da、 db、dc，假設節(jié)點 D的坐標為 (x,y)。 ? 對于節(jié)點 A、 C和角 ∠ ADC ，如果弧段 AC在△ ABC內，那么能夠惟一確定一個圓，設圓心為 O1(xo1,yo1)，半徑為 r1，那么角 α = ∠ AO1C=2 π 2 ∠ ADC ，并存在下列公式： ?????????????????????c o s22)()()()()()(2121221212112121rryyxxryyxxryyxxcacabObOaOaOBACDo 1（ 2）三角測量法 ?????????????????????c o s22)()()()()()(2121221212112121rryyxxryyxxryyxxcacabObOaOaOBACDo 1由上式能夠確定圓心點的坐標和半徑。最后利用三邊測量法，由三個圓心點及其半徑確定 D點坐標。 31nD2???????????????????222222222212121)()()()()()(nnn dyyxxdyyxxdyyxx?有公式： （ 3）極大似然估計法 bAAAX TT 1)(? ??解方程得： 其中： ??????????????? )(2)(2)(2)(21111nnnnnnyyxxyyxxA ????
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