室内定位

室内定位INDOORLOCATION汇报者：陈丽是什么？01定位算法02定位技术03应用&进展04IndoorLocation室内定位是什么？PARTONE将室内定位与传统的GPS定位进行对比，清楚室内定位的必要性.GPS定位室内定位与（GPS）定位对比1：两者之间的关联室内定位常用于室外定位发展成熟用于环境复杂的室内成长阶段环境因素社会需求室内定位与（GPS）定位对比2：两者之间的差异GPS定位常用于较为宽广的室外，由于卫星信号不受遮挡，定位精度较高，应用较广。最常见应用于：汽车、船只、飞机等的导航等等。汽车GPS导航时，行驶于马路中央、上方无遮蔽物GPS定位依靠卫星位置，以及所在点与卫星的距离，这两者提供我们所需要的位置以及导航室内定位人有很多活动都是在室内进行的，商场购物，车站乘车等等，光靠指示牌信息获得有用的信息，比较困难，室内定位更形象地告诉你所在的位置以及周围环境人进行定位时，常处于环境较为复杂的街道上，高楼内等，GPS卫星信号往往被遮挡，室内定位由此被重视。射频识别技术（RFID）、超宽带技术(UWB)、无线局域网技术(WLAN)、蓝牙技术(Bluetooth)、红外技术(InfraredTechnology)等123需求不同环境限制定位技术室内定位（INDOORLOCATION）重要性INDOORLOCATION室内定位？找不到大型商场内（写字楼、体育馆、车站），找不到洗手间，一家小店铺，外卖送餐员，甚至走失的孩子？管理监狱犯罪人员的管理，防止越狱、电子点名；矿井人员管理，日常管理、监控入井人数，防止人员进入危险区域，及时发现未升井人员，防范意外发生，？怎么做大型建筑物内部突发紧急状况（比如火灾），怎么选择正确合理的路线逃生游戏！捉迷藏JUSTAJOKE….室内定位（INDOORLOCATION）定义室内定位，顾名思义，在室内采用RFID、UWB、Wi-Fi等多种技术，利用指纹模型、传播模型，解算坐标，获得位置服务的一种定位。室内定位采用的几种解算坐标方法PARTTWO室内定位（INDOORLOCATION）原理到达时间法（TOA）待定位节点与三个已知信标节点坐标，及其之间的距离（绝对时间*速度），可求出待定位节点的坐标。到达信号角度（AOA）待定位节点向信标节点发射信号，通过信标节点测定信号到达的角度，解算出待定位节点的坐标。到达时间差法（TDOA）1.根据节点同时发射两种不同传播速度的信号到接收节点，时间差计算出距离，再利用三圆相交计算节点坐标；2.待定位点在双曲线上.到达信号强度（RSSI）通过检测信号接收端接收功率，通过传播损耗模型，计算节点间的距离，用三边定位方法，解出坐标。室内定位原理利用信标节点间信号的到达时间、到达时间差、到达信号角度、和到达信号强度信息确定位置坐标的方法。室内定位（INDOORLOCATION）TOA（TimeofArrival）TOATimeofArrival到达时间法（TOA，TimeofArrival）定位的原理是：测量待定位节点(x0,y0)与已知至少3个信标节点(xi,yi)之间的信号到达时间ti，再乘以信号速度v，计算出待定位节点与各信标节点之间的距离Ri，分别以信标节点(xi,yi)为圆心，Ri为半径做圆，各圆的交点为待定位节点(x0,y0)的坐标。TOA定位方法缺点：时钟同步误差和测量误差。如果信标节点与待定位节点无法做到精确的时钟同步，则所测得的信号到达时间会有时间误差，导致Ri存在偏差，使三个圆无法交汇，或交汇处不是一点而是一片区域，造成定位误差。时钟同步：把分布在各地的时钟对准（同步起来）室内定位（INDOORLOCATION）TDOA（TimeDifferenceofArrival）TDOA方式一发射节点同时发射两种不同传播速度的无线信号，接收节点根据已知的这两种信号的传播速度以及两种信号的到达时间差，计算待定位节点和信标节点之间的距离，通过计算待定位节点和至少3个信标节点之间的距离，用三圆相交法确定待定节点的坐标位置。方式二由待定位节点(x0,y0)向两个信标节点(x1,y1)、(x2,y2)同时发射信号，由于待定位节点与两个信标节点之间的距离不同，通过已知信号的传播速度v和两个信标节点接收到信号时间差Δt相乘，可确定待定位节点在以两个信标节点为焦点、距离差为vΔt的双曲线上。通过测量至少三个信标节点之间的信号到达时间差，构成一组关于待定位节点坐标的双曲线方程组，求解该双曲线方程组可得到移动台的估计位置。第1种形式是利用移动台到达2个基站的时间TOA，取其差值来获得，这时仍需要基站时间的严格同步，但是当两基站间移动信道传输特性相似时，可减少由多径效应带来的误差。第2种形式是将一个移动台接收到的信号与另一个移动台接收到的信号进行相关运算，从而得到TDOA的值，这种算法可以在基站和移动台不同步时，估计出TDOA的值，由于实际应用中，往往很难做到基站与移动台的同步，所以利用相关估计得到TDOA值，再进行定位计算能获得较高精度。对于蜂窝网中的移动台定位而言，TDOA更具有实际意义，这种方法对网络的要求相对较低，并且定位精度较高，目前已经成为研究的热点。室内定位（INDOORLOCATION）AOA（AngleofArrival）到达角度法定位原理：待定位节点向信标节点发射信号，通过信标节点测定信号到达的角度，解算出待定位节点的坐标。在二维空间中，测得两个信号到达信标节点的到达角度AOA，信标节点根据各测得的AOA直线方向取其交点，解出待定位节点的坐标求解方程组,得到待定位节点位置(x0,y0)。AOA法定位精度受天线测角精度影响，增加信标节点布点密度或使用天线阵列可提高定位精度。室内定位（INDOORLOCATION）RSSI（ReceivedSignalStrengthIndication）求解方程组,得到待定位节点位置(x0,y0)。AOA法定位精度受天线测角精度影响，增加信标节点布点密度或使用天线阵列可提高定位精度。信号强度法（RSSI，ReceivedSignalStrengthIndication）定位原理：通过检测信号接收端接收功率Pt，通过传播损耗模型，计算节点间的距离d，根据三边定位方法，解出信标节点的位置坐标。室内信号传播具有复杂性，不能用理想传播模型计算出精确的距离。因此，系统设计经常使用以下简化路径损耗模型：Pt：为发射信号功率K：依赖于天线特性和平均信道损耗的常系数d0：天线远场的参考距离γ：为路径损耗指数室内定位的常用定位技术PARTTHREE红外线室内定位技术、超声波定位技术、蓝牙技术、射频识别技术、超宽带技术、Wi-Fi技术、ZigBee技术室内定位（INDOORLOCATION）几种技术.红外线室内定位第一种是被定位目标使用红外线IR标识作为移动点，发射调制的红外射线，通过安装在室内的光学传感器接收进行定位；第二种是通过多对发射器和接收器织红外线网覆盖待测空间，直接对运动目标进行定位。超声波定位技术超声波室内定位系统，由待定位接收机和已知位置信标节点组成。利用超声波和射频信号的TDOA测量两点间距离，再用三边定位方法计算节点位置。蓝牙技术利用在室内安装的若干个蓝牙局域网接入点，把网络维持成基于多用户的基础网络连接模式，并保证蓝牙局域网接入点始终是这个微微网(piconet)的主设备，然后通过测量信号强度对新加入的盲节点进行三角定位。.射频识别技术基于RFID的室内定位系统采用基于信号强度分析法，检测待定位标签和读卡器之间的信号强度，再由已知标签和读卡器之间的信号强度，解算待定位标签的位置。室内定位（INDOORLOCATION）几种技术超宽带技术UWB（Ultra-Wide-Band）超宽带定位技术是一种全新的、与传统通信定位技术有极大差异的新技术。它利用事先布置好的已知位置的锚节点和桥节点，与新加入的盲节点进行通讯，并利用三角定位或者“指纹”定位方式来确定位置。ZigBee技术ZigBee室内定位技术通过若干个待定位的盲节点和一个已知位置的参考节点与网关之间形成组网，每个微小的盲节点之间相互协调通信以实现全部定位。Wi-Fi技术Wi-Fi定位技术有两种，一是通过移动设备和三个无线网络接入点的无线信号强度，通过差分算法，对人和车辆的进行三角定位。另一种是事先记录巨量的确定位置点的信号强度，通过用新加入的设备的信号强度对比拥有巨量数据的数据库，来确定位置（”指纹”定位)室内定位（INDOORLOCATION）红外线室内定位技术红外线室内定位第一种是被定位目标使用红外线IR标识作为移动点，发射调制的红外射线，通过安装在室内的光学传感器接收进行定位；第二种是通过多对发射器和接收器织红外线网覆盖待测空间，直接对运动目标进行定位。方式一：红外线室内定位系统主要由三个部分组成：待定位标签、固定位置的传感器、定位服务器。待定位标签具有红外线发射能力，每15秒钟发射带有唯一标示号的红外线信号。定位服务器通过传感器收集数据，采用近似法估计用户位置。区域内所有标签的定位结果通过定位服务器数据接口在应用程序上显示。方式二：室内定位（INDOORLOCATION）超声波定位技术超声波定位技术超声波室内定位系统，由待定位接收机和已知位置信标节点组成。利用超声波和射频信号的TDOA测量两点间距离，再用三边定位方法计算节点位置。基于超声波定位的系统，利用超声波和射频信号的TDOA测量两点间距离，再用三边定位方法计算节点位置。该系统主要由两部分构成：待定位接收机和已知位置信标节点。信标节点被固定在建筑物上，每个信标节点拥有唯一的识别码。当接收机处于系统覆盖区域内，向附近的信标节点发出定位请求，信标节点则反馈一个超声波脉冲以及带自身位置信息的射频信号。接收机根据两种信号的TDOA计算出与该信标节点间的距离。通过测量接收机与至少3个以上信标节。室内定位（INDOORLOCATION）射频识别技术（RadioFrequencyIdentification）系统主要由三部分组成：RFID标签、读卡器以及标签和读卡器之间的微型天线。读卡器发射固定频率信号，标签获得能量并上电复位。休眠状态的标签被激活，并将识别码信息调制至载波经卡内天线发射，供读卡器识别。射频识别技术基于RFID的室内定位系统采用基于信号强度分析法，检测待定位标签和读卡器之间的信号强度，再由已知标签和读卡器之间的信号强度，解算待定位标签的位置。系统采用已知位置的参考标签作为定位系统的参考点。系统还包括一个由读卡器和参考标签组成的传感器网络和用于用户设备与Internet间通信的无线网络。定位的结果通过API在监视界面上显示。其中，读卡器的工作范围是40米，如果增加天线，覆盖范围可达300米。当待定位标签处于检测范围内，读卡器读取待定位标签和参考标签的识别码信息和信号强度信息。通过信号强度与距离的关系，采用某种算法确定待定位标签位置。室内定位（INDOORLOCATION）几种技术（UWB（Ultra-Wide-Band））超宽带技术UWB（Ultra-Wide-Band）超宽带定位技术是一种全新的、与传统通信定位技术有极大差异的新技术。它利用事先布置好的已知位置的锚节点和桥节点，与新加入的盲节点进行通讯，并利用三角定位或者“指纹”定位方式来确定位置。UWB超宽带技术是一种不用载波，而利用纳秒至皮秒级的非正弦波窄脉冲传输数据的无线通信技术。与Bluetooth和WLAN等带宽相对较窄的传统无线通信技术不同，UWB在超宽频带上发送一系列非常窄的低功率脉冲，数据速率可达数十到数百Mbps。U采用TDOA和AOA混合定位方法进行高精度定位。一个UWB室内定位系统包括三个部分：（1）活动标签：该标签由电池供电工作，且带有数据存储器，能够发射带识别码的UWB信号进行定位；（2）传感器：作为位置固定的信标节点接收并计算从标签发射出来的信号；（3）软件平台：能够获取、分析所有位置信息并传输信息给用户。通常是指电子技术中经常运用的一种象脉搏似的短暂起伏的电冲击(电压或电流)标签发射UWB脉冲信号，天线阵列