室内定位系统ppt课件.ppt

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1、大连海事大学大连海事大学 室内定位系统 的原理及算法 胡晴2室外定位系统GPS得到广泛应用，由于障碍物的遮挡GPS就不能很好地发挥作用。现在室内定位主要用红外线、射频、超声波。例如：光电二极管一般感应红外信号与感应信号有关定位一般流程sensor processalgorithm室内定位系统的背景3室内定位领域的四个挑战定位性能成本及复杂度安全性应用需求a)定位性能最重要的性能是定位准确度（通常表现为误差距离）其它重要性能包括：延时、系统容量、覆盖面积、可测量性。b)成本和复杂度成本来源： 额外基础设施、 带宽、 容错能力、 可靠性、 部署技术系统复杂度和系统定位准确性之间的折衷，最终决定了系

2、统的总成本。c)应用需求粒度性能可用性时间空间可以是上述各种衡量标准的组合服务器d)安全性定位位结果必须只有那些具有认可权限的设备才能获取的显示。Click to add TitleClick to add TitleClick to add TitleClick to aitleClick to add Title限制技术：覆盖区域、可用带宽、干扰、安全、成本等。适于室内定位信号:红外线、电磁波、超声波n基于超声波定位技术n基于红外线的定位技术n基于超宽带的定位技术n射频识别定位技术810u红外线：与可见光有相同特性，不能穿透，覆盖范围小，速度 3uRF：能穿透，覆盖范围大，速度快，u超声波

3、：可用带宽低，精度高，343m/s 优点：简单、低廉、不能穿透但能反射。根据处理技术分类 距离 角度 指纹（匹配）角度信号强度衰减TOF：GPS、Active Bats、cricket距离AOA、TDOA 用简单的几何关系指纹定位系统易测量位置特定的关系特点u不需要其它的硬件设备u多径效应u基于软件的定位两个阶段：在线定位(匹配)位置指纹数据库或无线电地图离线指纹数据采集费时几种室内定位系统第一代室内定位系统: The Active Badge location system 特点：每个用户红外线号各不相同，有各自的电子标识。缺点：易受荧光灯、日光的干扰、范围有限sensorMS红外线cent

4、ral server优点： 功耗极低 可以做到很小的体积缺点：精度不够高过程复杂，延迟时间过长它的传感器网络是采用的有线连接第二类:Active Bat controllerreceiverActive Bat基于：射频、超声波 精度：95% 9cmRF超声波有线网络第三类：Cricket location-support system室内环境特点显著特点:多径效应另一个重要因素：人体 另有干扰源:温度、空气运动、运行在相同 频率的设备 距离和角度多用于室外的视距信道，在室内由于物体和墙壁的作用会引起反射，遮挡，另外发送接收之间的距离很小、时间很短不易测量。指纹位置定位电波特性 位置指纹 唯一

5、性唯一性信号强度与信噪比相比较，接收信号强度有着更强的位置相关性，因为前者中的噪声部分，在自然环境中有着很强的随机性。每个位置接收信号强度平均值各个位置组成数据库样本算法 最近邻（NN） 神经网络 概率方法 向量机械法计算方法最近邻法 指纹 位置待测位置样本第i个位置接收各个方向信号强度可求信号空间广义距离选取最小距离对应的数据库矢量，以其所代表的位置坐标作为结果输出。额外信息定位除上述介绍的NN方法外还有另两种类似算法K近邻法（KNN）K加权近邻法（KWNN）KNN：定位结果可以是这k个最近邻居的坐标值的平均值WKNN: 对每个紧邻坐标权值平均作为定位结果实验证明：小的k值能够小幅的提高定位精度，而大的k值会提高位置估计的错误率。当k8时，定位系统的性能会变差。概率算法对于每一个位置L估计一个似然函数P(F|L)在一个位置指纹取n个样本求接受一个AP的似然函数取A的坐标作为定位结果满足条件