室內(nèi)定位系統(tǒng)課件

室內(nèi)定位系統(tǒng)的原理及算法胡晴室內(nèi)定位系統(tǒng)胡晴2室外定位系統(tǒng)GPS得到廣泛應(yīng)用，由于障礙物的遮擋GPS就不能很好地發(fā)揮作用。現(xiàn)在室內(nèi)定位主要用紅外線、射頻、超聲波。例如：光電二極管一般感應(yīng)紅外信號與感應(yīng)信號有關(guān)定位一般流程sensorprocessalgorithm室內(nèi)定位系統(tǒng)的背景2室外定位系統(tǒng)GPS得到廣泛應(yīng)用，由于障礙物的遮擋GPS就不23室內(nèi)定位領(lǐng)域的四個(gè)挑戰(zhàn)定位性能成本及復(fù)雜度安全性應(yīng)用需求3室內(nèi)定位領(lǐng)域的四個(gè)挑戰(zhàn)定位性能成本及復(fù)雜度安全性應(yīng)用需求3定位性能最重要的性能是定位準(zhǔn)確度（通常表現(xiàn)為誤差距離）其它重要性能包括：延時(shí)、系統(tǒng)容量、覆蓋面積、可測量性。定位性能最重要的性能是定位準(zhǔn)確度（通常表現(xiàn)為誤差距離）其它重4成本和復(fù)雜度成本來源：

額外基礎(chǔ)設(shè)施、帶寬、容錯(cuò)能力、可靠性、部署技術(shù)系統(tǒng)復(fù)雜度和系統(tǒng)定位準(zhǔn)確性之間的折衷，最終決定了系統(tǒng)的總成本。成本和復(fù)雜度額外基礎(chǔ)設(shè)施、系統(tǒng)復(fù)雜度和系統(tǒng)定位準(zhǔn)確性之間5應(yīng)用需求粒度性能可用性時(shí)間空間可以是上述各種衡量標(biāo)準(zhǔn)的組合服務(wù)器應(yīng)用需求粒度性能可用性時(shí)間空間可以是上述各種衡量標(biāo)準(zhǔn)的組合服6安全性定位位結(jié)果必須只有那些具有認(rèn)可權(quán)限的設(shè)備才能獲取的顯示。安全性定位位結(jié)果必須只有那些具有認(rèn)可權(quán)限的7ClicktoaddTitleClicktoaddTitleClicktoaddTitleClicktoaitleClicktoaddTitle限制技術(shù)：覆蓋區(qū)域、可用帶寬、干擾、安全、成本等。適于室內(nèi)定位信號:紅外線、電磁波、超聲波ClicktoaddTitleClicktoadd8基于超聲波定位技術(shù)基于紅外線的定位技術(shù)基于超寬帶的定位技術(shù)射頻識(shí)別定位技術(shù)基于超聲波定位技術(shù)9紅外線：與可見光有相同特性，不能穿透，覆蓋范圍小，速度3×RF：能穿透，覆蓋范圍大，速度快，超聲波：可用帶寬低，精度高，343m/s優(yōu)點(diǎn)：簡單、低廉、不能穿透但能反射。紅外線：與可見光有相同特性，不能穿透，覆蓋范圍小，速度3×10根據(jù)處理技術(shù)分類

距離角度指紋（匹配）距離角度指紋（匹配）11角度信號強(qiáng)度衰減TOF：GPS、ActiveBats、cricket距離AOA、TDOA用簡單的幾何關(guān)系角度信號強(qiáng)度衰減TOF：GPS、ActiveBats、cr12指紋定位系統(tǒng)易測量位置特定的關(guān)系特點(diǎn){不需要其它的硬件設(shè)備多徑效應(yīng)基于軟件的定位指紋定位系統(tǒng)易測量位置特定的關(guān)系特點(diǎn){不需要其它的硬件設(shè)備13兩個(gè)階段：在線定位(匹配)位置指紋數(shù)據(jù)庫或無線電地圖離線指紋數(shù)據(jù)采集費(fèi)時(shí)兩個(gè)階段：在線定位(匹配)位置指紋數(shù)據(jù)庫或無線電地圖離線指紋14室內(nèi)定位系統(tǒng)ppt課件15幾種室內(nèi)定位系統(tǒng)第一代室內(nèi)定位系統(tǒng):TheActiveBadgelocationsystem特點(diǎn)：每個(gè)用戶紅外線號各不相同，有各自的電子標(biāo)識(shí)。缺點(diǎn)：易受熒光燈、日光的干擾、范圍有限sensorMS紅外線centralserver幾種室內(nèi)定位系統(tǒng)第一代室內(nèi)定位系統(tǒng):特點(diǎn)：每個(gè)用戶紅外線號各16優(yōu)點(diǎn)：功耗極低

可以做到很小的體積缺點(diǎn)：精度不夠高過程復(fù)雜，延遲時(shí)間過長它的傳感器網(wǎng)絡(luò)是采用的有線連接優(yōu)點(diǎn)：功耗極低缺點(diǎn)：精度不夠高過程復(fù)雜，延遲時(shí)間過長它的17第二類:ActiveBatcontrollerreceiverActiveBat基于：射頻、超聲波精度：95%9cmRF超聲波有線網(wǎng)絡(luò)第二類:ActiveBatcontrollerrecei18第三類：Cricketlocation-supportsystem第三類：Cricketlocation-supports19室內(nèi)環(huán)境特點(diǎn)顯著特點(diǎn):多徑效應(yīng)另一個(gè)重要因素：人體另有干擾源:溫度、空氣運(yùn)動(dòng)、運(yùn)行在相同頻率的設(shè)備距離和角度多用于室外的視距信道，在室內(nèi)由于物體和墻壁的作用會(huì)引起反射，遮擋，另外發(fā)送接收之間的距離很小、時(shí)間很短不易測量。室內(nèi)環(huán)境特點(diǎn)顯著特點(diǎn):多徑效應(yīng)距離和角度多用于室外的視距信道20指紋位置定位電波特性位置指紋

唯一性信號強(qiáng)度與信噪比相比較，接收信號強(qiáng)度有著更強(qiáng)的位置相關(guān)性，因?yàn)榍罢咧械脑肼暡糠?，在自然環(huán)境中有著很強(qiáng)的隨機(jī)性。指紋位置定位電波特性21每個(gè)位置接收信號強(qiáng)度平均值各個(gè)位置組成數(shù)據(jù)庫樣本每個(gè)位置接收信號強(qiáng)度平均值各個(gè)位置組成數(shù)據(jù)庫樣本22算法最近鄰（NN）神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)概率方法向量機(jī)械法算法最近鄰（NN）23計(jì)算方法最近鄰法指紋位置待測位置樣本計(jì)算方法最近鄰法指紋24第i個(gè)位置接收各個(gè)方向信號強(qiáng)度可求信號空間廣義距離選取最小距離對應(yīng)的數(shù)據(jù)庫矢量，以其所代表的位置坐標(biāo)作為結(jié)果輸出。第i個(gè)位置接收各個(gè)方向信號強(qiáng)度可求信號空間廣義距離選取最小距25額外信息定位額外信息定位26除上述介紹的NN方法外還有另兩種類似算法{K近鄰法（KNN）K加權(quán)近鄰法（KWNN）KNN：定位結(jié)果可以是這k個(gè)最近鄰居的坐標(biāo)值的平均值WKNN:對每個(gè)緊鄰坐標(biāo)權(quán)值平均作為定位結(jié)果除上述介紹的NN方法外還有另兩種類似算法{K近鄰法（KNN）27實(shí)驗(yàn)證明：小的k值能夠小幅的提高定位精度，而大的k值會(huì)提高位置估計(jì)的錯(cuò)誤率。當(dāng)k>8時(shí)，定位系統(tǒng)的性能會(huì)變差。實(shí)驗(yàn)證明：小的k值能夠小幅的提高定位精度，而大的k值會(huì)提高位2