室内定位PPT课件

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未知节点 锚节点
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2.1、基于测距技术的节点定位算法
RSSI（ received signal strength indicator）算法是 由未知节点发射无线信号，由接 收节点测量接收到的无线信号强 度，通过信号强度，得出节点之 间的距离后根据三角测量法或其 他算法求解节点坐标未知信息。 可计算出传播过程中的损耗，再 利用已知的理论或经验的信号传 播衰减模型计算出节点之间的距 离。
基于RSSI的定位
锚节点
未知节点
锚节点
未知节点 锚节点
锚节点
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三角定位示意图
2.1、基于测距技术的节点定位算法
对比总结
1. TOA算法
2. TDOA算法
3. AOA算法
4. RSSI算法
精度较高；
对时间同步有较高 的要求，实现难度 大。同时节点硬件 尺寸、价格、功耗 并不适合室内定位
精度较高，
降低了TOA算法高 时间精度要求；但 针对室内定位环境 复杂及无线通信范 围小，算法实现难 度大。
TDOA（Time Difference of Arrival)是根据同一节点 发送两个不同信号的到达时 间差来测距的，在时钟同步 的条件下，同时发射两种信 号，由锚节点计算出收到两 种信号到达的时间差，计算 出网络节点到邻居锚节点的 距离信息，然后利用三角定 位方法进行定位。
基于TDOA的定位
t1 t1’ t2 t2’
精度较高；
硬件系统设备复杂， 并需要两节点之间 存在视距传输，不 适合室内定位。
精度一般；
容易受到多径衰 落及阴影效应影 响；
算法简单，定位 成本低
RSSI算法相对TODA/AOA算法虽然精度有所有所差别，但是其不需要 添加额外的硬件设备进行精准的时间同步和角度测量，更适用于室 内定位，成本较低。
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TOA（Time of Arrival) 是基于信号到达时间的测距 方法，它是已知节点的信号 传播速度，再根据信号的传 播时间来计算节点间的距离。 在一个节点接受到多个邻居 锚节点的信息后，再利用三 点定位法或者两点定位法， 来确定该节点的坐标位置。
基于TOA的定位
t1 t2
t3
未知节点 锚节点
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2.1、基于测距技术的节点定位算法
t3 t3’
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未知节点 锚节点
2.1、基于测距技术的节点定位算法
AOA（Angle of Arrival) 是通过角度测量节点距离的， 在该技术中，未知节点通过 天线阵列或者其他接收设备 获取参考节点无线信号到达 方向，计算节点间的相对方 向角，然后利用三角测量法 计算未知节点的位置信息。
基于AOA的定位
▪ FCC的这些举措大大促进了关于定位技术及其服务业务研究的 发展，很多国家开始致力于研究商用定位技术并推出了各具特 色的商用定位服务。
▪ 这些服务主要应用于：公共安全，如紧急救援；报警信息发布， 跟踪业务，如犯罪嫌疑人的跟踪，走失老人和儿童的寻找，车 辆的防盗报警，交通监控；基于位置的信息业务等等。无线定 位服务已经在军用、民用和商用领域证明了其重要性。
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1.3、室内人员定位系统的概念
❖ 定义
无线通信
基站定位
人员定位
人员定位技术是利用无线移动通信网络 ，通过对接收到的无线电波的一些参数 进行测量，根据特定的算法对某一个人 或物品在某一时间所处的地理位置进行 精确测定，以便为用户提供相关的位置 信息服务，或进行实时的监测和跟踪。
物品管理
无线传感网络（WSN）
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二、定位算法简介
基于测距技术的 节点定位算法
• 基于TOA的定位 • 基于TDOA的定位 • 基于AOA的定位 • 基于RSSI的定位
基于非测距技术 的定位算法
• 中心算法 • 质心算法 • APIT定位算法 • DV-HOP定位算法
基于移动定位节 点算法
• 基于锚节点移动的定 位算法
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2.1、基于测距技术的节点定位算法
2.2、基于非测距技术的定位算法
中心算法：传感器网络中包含 参考节点和普通节点. 参考节点 的位置或坐标都已知为( Xi , Yi ) , 普通节点利用接收到的 参考节点的位置或坐标来估算自 己的位置或坐标: ( Xest , Yest ) = [ ( X1 + X2 + ⋯+ Xk ) /k , ( Y1 + Y2 + ⋯+ Yk ) / k ].
中心算法
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2.2、基于非测距技术的定位算法
质心算法：网络中的信标节点 周期性地向邻近节点广播信标信 号，信标信号中包含信标节点的 标识号ID和位置信息。当未知节 点在一段侦听时间内接收到来自 不同信标节点的信标信号数量超 过某一个阀值后，该节点就认为 能与该信标节点联通，并就此确 定自身位置为所有的与其联通的 信标节点所组成的多边形质心。 由此确定自身坐标。
▪ 完成人员以及设备的定位管理，能通过定位功能，确定人员在 船内的位置。
▪ 人员在紧急情况下，可通过该系统实现一键快速告警功能。
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1.2、室内人员定位系统的起源
❖起源
▪ 美国联邦通信委员会(FCC)于1996年下达指示要求移动运营商 为移动电话用户提供E-911(紧急救援)服务，这就要求对所有 移动电话用户实现定位功能，同时，FCC又于1999年对定位 精度做出新的要求。
已知节点
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质心算法
已知节点
未知节点
已知节点
已知节点Байду номын сангаас
已知节点
2.2、基于非测距技术的定位算法
APIT算法的基本思想是：未知节 点通过锚节点的通信传播过程， 获得所有邻居锚节点的信息，若 未知节点的邻居锚节点数目为n， 则每次从n个锚节点中取3个作为 一组，判断该节点是否包含在以 该三个锚节点为顶点的三角形中， 穷尽所有组合。对所有包含该未 知节点的三角形进行区域重合， 求出该重合区域的执行位置，即 得到该节点的位置信息。
室内人员定位系统介绍
介绍内容
概述 定位系统算法简介 室内定位技术对比分析 XX舰人员定位系统架构及原理
应用系统功能介绍
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1.1、人员定位子系统简介
❖系统简介
无线勤务系统人员定位子系统是基于zigbee技术实 现的一种室内定位系统。该系统采用基于场强测量的定 位算法（RSSI）。系统主要实现以下功能：
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APIT定位算法
未知节点 锚节点
2.2、基于非测距技术的定位算法
DV-HOP算法的基本过程是网络中 的未知节点通过距离矢量交换协 议过得距离锚节点的跳数，然后 由锚节点计算网络平均每跳距离， 并广播至网络中，未知节点接收 到锚节点发送的校正值后，计算 到锚节点的距离，该距离就等于 网络平均每跳距离与未知节点到 锚节点跳数相乘，然后利用三角 测量法对未知节点进行定位。