第07章、定位技术v1.1祥解.ppt

4. 定位相关的其它技术-测距方式对精度的影响 声音（声波、超声波） 超声波的传播速度约300m/s，设TDOA达到的时钟精度为1ms，则测距精度30cm。 1ms的时钟精度是很低的，经过优化的时间同步方案可以提供几十微秒的精度。那么使用超声波测距的方法可以达到1cm的精度。 超声波的传播速度受到环境的影响，同时传播距离在几米到几十米的范围。由于声波接收的方向性，需要小心的部署。 4. 定位相关的其它技术-贝叶斯滤波 滤波可以看作是根据观测数据，推断系统内部状态的过程。顺序估计就是通过后验密度（Posterior Density） 给定了滤波密度就可以通过估计子计算系统的状态。估计子有很多种，最常用的是均值估计子： 实际应用：顺序蒙特卡罗（SMC, sequential Monte Carlo）和马尔可夫蒙特卡罗（MCMC, Markov Chain Monte Carlo）的基本原理。 4. 定位相关的其它技术-卡尔曼滤波 卡尔曼滤波：贝叶斯滤波的特例 要求：线性系统，高斯噪声 非线性非高斯系统：扩展卡尔曼滤波 线性化运动方程和观测方程 Jacobian矩阵计算协方差 非察觉型卡尔曼滤波器（Unscented Kalman filter） 更加精确的捕捉真实的均值和方差的方法 使用一个确定的采样技术选取均值附近的采样点的最小集合（Sigma Points, SP） 4. 定位相关的其它技术-其它技术 模式匹配 数据融合等算法 数据压缩 数据库 多媒体技术 以RADAR系统为例，该系统采用RSS方式进行实时定位，定位主要分成两个阶段： （1） 离线阶段测量并记录移动节点在现场不同位置情况下各个参考节点的RSS，构成RSS指纹库（footprint）；（2） 实时阶段将收到的信号强度与指纹库中的数据进行比较，估计出节点位置。 WSN定位概述 基于测距（range-based）的定位技术 无需测距（range-free）的定位技术 定位相关的其它技术 典型定位系统 展望 主要参考文献 内容提要 5. 典型定位系统 全球和区域导航系统 全球导航系统 地区导航系统 无线传感器网络定位系统 使用RSS方式定位的系统 使用TOA/TDOA方式定位的系统 混合定位系统 无需测距的定位系统 5. 典型定位系统-全球和区域导航系统 全球导航系统：全球范围 GPS GPS（Global Positioning System）二十世纪70年代由美国陆海空三军联合研制的新一代空间卫星导航定位系统。 起初为了军事目的。 Galileo系统 伽利略系统（GALILEO satellite radio navigation system）是欧洲自主的、独立的全球多模式卫星定位导航系统，提供高精度、高可靠性的定位服务，同时它实现完全非军方控制、管理。 5. 典型定位系统-全球和区域导航系统 全球导航系统：全球范围 GPS GPS使用24颗人造卫星在离地面约2万公里的高空上，以12小时的周期环绕地球运行。在地面上的任意一点都可以同时观测到4颗以上的卫星。由于卫星的位置精确可知，通过4颗卫星发出的信号，我们可得到卫星到接收机的距离。 GPS精度达到5m，专用车载GPS导航仪已经广泛使用于车辆导航等应用领域。 5. 典型定位系统-全球和区域导航系统 全球导航系统：全球范围 Galileo系统 伽利略系统是中高度圆轨道（MEO）方案，该系统将由30颗中高度圆轨道卫星和2个地面控制中心组成，其中27颗卫星为工作卫星，3颗为候补。卫星高度为24126公里，位于3个倾角为56度的轨道平面内。 伽利略系统可以分发实时的米级定位精度信息，这是现有的卫星导航系统所没有的。同时伽利略系统能够保证在许多特殊情况下提供服务 5. 典型定位系统-全球和区域导航系统 地区导航系统：区域范围 LORAN系统 LORAN（LOng RAnge Navigation）是一种地区导航系统。基站以一定的时间间隔发送低频无线信号，船只、飞机等接收到多个信号基站的信号后，可以计算出自身所处的位置。LORAN系统发展经历LORAN-A、LORAN-C、LORAN-D和LORAN-F，最为重要的是LORAN-C系统。LORAN-C是测量脉冲和测量相位相结合的双曲线导航系统，工作频段90~110kHz，1957年开始建设，直到现在已经建成大量电台链，覆盖了北半球大部分地区。 北斗 北斗双星定位系统是我国自行建立起来的一种区域性定位系统（RDSS）。2003年5月25日，我国成功发射了第三颗“北斗一号”导航定位卫星，作为“北斗导航定位系统”的备份星，连同2000年10月31日和12月21日发射升空的两颗“北斗一号”导航定位卫星和一