知网论文检测范文-主流室内定位技术手段

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(1)红外线室内定位

红外线室内定位系统[14]一般由红外线发射器和红外光学接收器两部分组成。通常在定位网络中将红外线发射器作为固定节点,而在移动端则使移动目标佩戴红外光学接收器,在定位区域中移动行走。

红外线室内定位系统的优点是定位精度高,传感器灵敏,器件成本低。但他的缺点也非常明显,一方面,由于红外线的直线传播,使得室内定位系统在非视距定位下受到限制。并且,红外线在空气中衰减较大,因此只适合于短距传播,使得系统的应用范围也受到限制。此外,其他光源,如阳光、灯光也可能会对其传播产生干扰和影响。

(2)超声波室内定位方法

超声波室内定位[15]也是一种基于专有设备的定位系统,其固定端的信标节点由若干射频、超声波发射器构成。移动端的同步节点由一个或若干射频、超声波接收器构成。此外还需有进行数据管理的汇聚节点和监控中心,其定位流程为:

移动端同步节点以T为周期通过射频信道广播同步信号。

固定端信标节点接收到同步信号后,分别延迟一小段时间,发射出带有自身位置标识的射频信号和超声波信号。

移动节点接收到同步信号后开始计时,然后在收到各个信标节点发来的超声波信号后分别记录下时间差。

在计时满周期T之前,移动节点将时间差数据传给汇聚节点。

汇聚节点再把节点信号通过有线方式传给监控中心,由监控中心通过TDOA算法完成计算、定位。

超声波室内定位的优点在于定位精度相对较高,信标器件结构简单。但他的缺陷也很明显:超声波的反射、散射现象很普遍,有着很强的多径效应,并且超声波在空气中衰减也很大,此外超声波室内定位系统需要在定位场景中铺设大量硬件网络设施,大大增加了其系统使用成本。

(3)RFID室内定位系统

RFID室内定位系统[16] 使用非接触式的自动识别技术,主要由RFID标签、RFID阅读器两部分组成。阅读器向标签发送射频信号,驱动标签,然后标签向阅读器返回信号。阅读器与标签通信距离非常短,通常只有1~2米。RFID室内定位系统一般通过以下方法定位:

采用RSSI接收信号强度的定位方法,根据信号传播的损耗模型实时计算定位。由于移动目标离RFID阅读器越近,其RSSI值越大,反之则越小,可根据RSSI与距离的关系,判断移动点距阅读器的距离,当移动标签在3个或以上的阅读器覆盖范围内时,可利用三角测量技术[17, 18]计算移动节点位置。

对于复杂多变的室内环境上述方法很难找到一个稳健的模型表达RSSI与距离的关系。实际应用中,另一种方法是采取RSSI建库,采集定位区域中若干参考点处的RSSI值,建立位置与RSSI的指纹库,在实际定位时,将移动点接收到的RSSI与事先建立好的RSSI指纹库匹配,利用已知参考点的信息计算移动节点的位置。

RFID阅读器价格低廉,在定位区域内可大量布置信标节点,且移动节点只需附上一个RFID标签,因此,RFID室内定位成本很低,具有较大发展空间。

(4)蓝牙室内定位

蓝牙是一种短距离无线通信技术,基于蓝牙的室内系统[9]采用两种测量方法:一种是基于传播时间的测量方法。由于室内环境多变,多径效应严重,需要采用纳秒级的同步时钟减少测量误差,增加其实现难度。

另一种是基于信号衰减的测量方法,与RFID室内定位的方法类似,需事先在定位区域中设置若干参考点,测量记录参考点的信号强度,将一系列数据建库,实际定位时将移动端收到信号强度与实现建好的数据库进行匹配。这种方法的定位精度依赖于数据库的完备及准确程度。

(5)UWB室内定位

超宽带(Ultra Wide-band,UWB)是一种新兴的无线通信技术,工作频带为3.1~10.6GHz,与传统无线电通信系统相比,UWB无需载波,采用超短时脉冲,发射功率谱密度很低,超宽带的主要优点有:低功耗,对信道衰落不敏感,抗干扰能力强,不会对同一环境下的其他设备产生干扰,穿透性能强,定位精度高。

UWB定位系统[19]主要由参考标识、主动标识和接收机构成。在二维坐标中采用TOA方法进行定位,三维坐标中采用TDOA、AOA或者二者结合的方法定位。

(6)WiFi室内定位

WiFi是基于802.11标准的一种无线局域网,具有高带宽、高速率、高覆盖度的特点,并且受非视距影响较小。

对于室内环境而言,WiFi的多径效应也不能避免[20],所以采用基于信号衰减模型的定位方法取得的定位效果也不理想。WiFi定位系统通常采用指纹定位的方法,定位流程[21]分为两个阶段:离线阶段,采集足够的训练数据,建立环境模型,得到WiFi信号的分布情况;在线阶段,采集实时数据,导入已建立的模型,得到当前的定位结果。[22, 23]

(7)ZigBee室内定位

ZigBee是一种低速率无线通信规范,它是基于IEEE 802.15.4协议的物理层和MAC层协议。ZigBee无线传感网络技术[24],通过模仿蜜蜂跳舞传递信息的方式,利用网络节点间的信息互传,将信息从一个节点传输到远处的另一个节点[25]

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发布日期:2017年11月06日  所属分类:论文检测样例