lunes, 15 de abril de 2013

Laboratorio 7


Estudio de localización de interiores Wireless

I. INTRODUCCIÓN

Los sistemas de detección en interiores actualmente se han hecho muy populares últimamente. Estos sistemas proporcionan un nuevo nivel de automatización que se les llama detección automática de localización de objetos.
Las aplicaciones son muchas, como la detección de la ubicación de los productos almacenados en una ubicación de detección de almacén, de personal médico o el equipo en un hospital, detección de localización de bomberos en una edificio en llamas, etc.

II. MEDICIÓN DE PRINCIPIOS Y ALGORITMOS DE POSICIONAMIENTO

No existe un modelo bueno o eficaz para realizar trayectos múltiples de radio interior actualmente. A excepción del uso tradicional de triangulación, algoritmos de posicionamiento mediante el análisis de escena o de proximidad son desarrolladas para mitigar los errores de medición dirigidos a diferentes aplicaciones o servicios, estos tres algoritmos tienen único ventajas y desventajas. Por lo tanto, el uso de más de un tipo de los algoritmos de posicionamiento al mismo tiempo podría ser mejor rendimiento.

A. La triangulación

La triangulación utiliza las propiedades de los triángulos para calcular la ubicación del punto de destino. Tiene dos derivaciones: lateration y angulación.
Lateration calcula la posición de un objeto mediante la medición de sus distancias a los puntos de referencia múltiples. Tambien se les llama técnicas de rango de medición. En lugar de medir la distancia directamente utilizando intensidades de señal recibida (RSS) diferencia de tiempo de llegada (TOA) o el tiempo de llegada (TDOA), la distancia se determinaron calculando la atenuación de la intensidad de la señal emitida o multiplicando la velocidad de la señal de radio y el tiempo de viaje.
Tiempo de ida y vuelta de vuelo (RTOF) o el método de fase de la señal recibida se utiliza también para el rango estimación en algunos sistemas. Angulación localiza un objeto informáticos relativos a los puntos de referencia múltiples ángulos. En este estudio, nos centramos en las medidas mencionadas en el corto alcance y baja de antena y el medio ambiente interior.

1) Técnicas Lateration:
a) TOA: La distancia desde el móvil de destino para la medición es directamente proporcional al tiempo de propagación.
Para permitir 2-D de posicionamiento, deben ser medidas de los TOA con respecto a señales de al menos tres puntos de referencia, como se muestra en la figura.





Para los sistemas basados ​​en TOA, la de un solo sentido tiempo de propagación se mide, y la distancia entre medir unidad y el transmisor de señal se calcula. En general, directa TOAresults en dos problemas. En primer lugar, todos los transmisores y receptores en el sistema tienen que ser precisamente sincronizados. En segundo lugar, una fecha y hora debe ser etiquetado de la señal de transmisión para que el la unidad de medición para discernir la distancia que la señal ha viajado.
Existen otros algoritmos de TOA de localización en interiores sistema como el más cercano al vecino (CN) y la ponderación residual (RWGH). El algoritmo CN estima la ubicación de la ubicación de la estación base o punto de referencia que se encuentra más cercano al usuario. El algoritmo puede ser RWGH básicamente considerarse como una forma de ponderada de mínimos cuadrados algoritmo.
Es conveniente para la LOS, no-LOS (NLOS) y se mezclaron LOS / NLOS las condiciones del canal.




.

b) TDOA: La idea de TDOA es determinar la relación posición del transmisor móvil mediante el examen de la diferencia en el tiempo en que la señal llega a las unidades de medida múltiples, en lugar de la hora de llegada absoluta de TOA. Para cada TDOA medición, el transmisor debe estar en un hiperboloide con una diferencia de distancia  constante entre las dos unidades de medición. La ecuación del hiperboloide es dada por:



donde (xi, yi, zi) y (xj, yj, zj) representan los receptores fijos i y j, y (x, y, z) representa la coordenada de la meta. Excepto las soluciones exactas a la ecuación hiperbólica TDOA se muestra en la ecuación anterior por medio de regresión no lineal, una solución más fácil es para linealizar las ecuaciones mediante el uso de una serie de Taylor expansión y crear un algoritmo iterativo.
Una ubicación de destino 2-D puede estimarse a partir de las dos intersecciones de dos o más mediciones TDOA, como se muestra en la figura de arriba. Dos hipérbolas se forman a partir de mediciones TDOA menos tres unidades fijas de medición (A, B, y C) para proporcionar una intersección punto, que localiza el blanco P.
Los métodos convencionales para calcular estimaciones TDOA son el uso de técnicas de correlación. TDOA puede estimarse a partir la correlación cruzada entre las señales recibidas en un par de las unidades de medición. Supongamos que para la señal transmitida s (t), la señal recibida en la unidad de medición i es xi (t). Supongamos que xi (t) es corrompido por el ruido ni (t) y un retraso de di, entonces xi (t) = s (t - di) + ni (t). De manera similar, la señal xj (t)= s (t - dj) + nj (t), que llega a la medición de la unidad j, se retrasa y dj corrompida por el ruido nj (t). La función de correlación cruzada de estas señales está dada por la integración del producto desfase de dos señales recibidas durante un período de tiempo T





La estimación TDOA τ es el valor que maximiza Rxi, xj (τ), es decir, las diferencias de rango. Este enfoque requiere que la medición unidades comparten una referencia de tiempo precisa y señales de referencia, pero no impone ninguna obligación a cargo del móvil de destino.
Técnicas de procesamiento de dominio de frecuencia se utilizan generalmente para calcular τ. Salvo los últimos métodos TDOA, un retraso basada en la edición método de medición TDOA se propuso para el 802. 11 LAN inalámbricas, que elimina el requisito de sincronización inicial en los métodos convencionales.

c) basado en RSS (o atenuación de la señal-Based) Método:
Estos dos sistemas tienen algunos inconvenientes. Para ambientes interiores, es difícil encontrar un canal entre el transmisor y el receptor. Radio propagación en entornos tales sufriría de efecto multitrayecto. El tiempo y el ángulo de una señal de llegada se vería afectado por el efecto de trayectos múltiples, por lo la precisión de la localización estimada podría ser disminuido.

d) RTOF: Este método consiste en medir el tiempo de vuelo de la señal que viaja desde el transmisor a la unidad de medición y de nuevo, se llama la RTOF (véase la fig. 1). Para RTOF, una más moderada requisito relativo sincronización de reloj reemplaza el encima de las necesidades de sincronización en TOA. Su rango de medición mecanismo es el mismo que el de la TOA. La medición unidad se considera como un radar común. Un transpondedor de destino responde a la señal de radar interrogador, y completa la tiempo de propagación de ida y vuelta se mide por las unidades de medición.
Sin embargo, sigue siendo difícil para la unidad de medición para conocer la
exacto retardo / tiempo de procesamiento causada por el respondedor en este
caso. En los sistemas de largo alcance o de medio alcance, este retraso podría omitirse si es pequeño, en comparación con el tiempo de transmisión.











e) Relación señal recibida Método Fase: La señal recibida método de fase utiliza la fase de la portadora (o diferencia de fase) a estimar el rango. Este método también se conoce como fase de llegada (POA). Suponiendo que todas las estaciones de transmisión emite puro señales sinusoidales que son de la misma frecuencia f, con cero desplazamiento de fase, con el fin de determinar las fases de las señales recibidas en un punto de destino, la señal transmitida desde cada transmisor para el receptor necesita un retardo de tránsito finito.

III. Métricas de rendimiento

No es suficiente para medir el rendimiento de un posicionamiento técnica sólo mediante la observación de su exactitud. Haciendo referencia a  y teniendo en cuenta la diferencia entre el interior y exterior inalámbrico geolocalización, le ofrecemos la siguiente evaluación comparativa de rendimiento para el sistema de localización inalámbrica de interior: exactitud, precisión, complejidad, escalabilidad, robustez, y el costo.

A. Precisión
Precisión (o ubicación de error) es el requisito más importante de los sistemas de posicionamiento. 

B. Precisión
La precisión de la localización considera cómo constantemente el sistema obras, es decir, es una medida de la robustez de la localización técnica, ya que revela la variación de su desempeño.

C. Complejidad
En el algoritmo de posicionamiento sí el cálculo de la localización se realiza en un servidor centralizado, el posicionamiento se puede calcular rápidamente debido a la potente capacidad de procesamiento y el suministro de energía suficiente. Si se lleva a cabo en el lado de la unidad móvil, los efectos de la complejidad puede ser evidente.
La mayoría de las unidades móviles carecen de potencia de procesamiento y de larga duración de la batería, de modo que, preferiríamos algoritmos de posicionamiento con baja complejidad.

D. Robustez
A veces, la señal de un transmisor de la unidad está totalmente bloqueado, por lo que la señal no se puede obtener a partir de algunas unidades de medición.

E. Escalabilidad
A medida que más superficie / espacio está cubierto o unidades están hacinados en un área / espacio, los canales de señal inalámbrica pueden estar congestionadas, más cálculo puede ser necesaria para realizar el posicionamiento ubicación, o más infraestructura de comunicación puede ser requerida.

F. Costo
El costo de un sistema de posicionamiento puede depender de muchos factores.
Los factores importantes incluyen el dinero, el tiempo, el espacio, el peso y la energía.
El factor de tiempo está relacionado con la instalación y el mantenimiento.

Conclusiones:

Este trabajo estudia las técnicas actuales de posicionamiento en interiores y sistemas. Se ven los diferentes criterios de medición de desempeño, y estas se discuten.
Por Ejemplo, la que existe entre la complejidad y la exactitud / precisión requiere una cuidadosa consideración cuando elegimos los sistemas de posicionamiento y técnicas para entornos de aplicaciones diferentes tales como el almacenamiento, la robótica, o de emergencia. Generalmente, la localización esquema de toma de huellas dactilares es mejor para zonas abiertas mientras Activo RFID es adecuado para entornos densos. En términos de escalabilidad y disponibilidad, estas técnicas de posicionamiento y tienen sistemas sus propias características importantes cuando se aplican en entornos reales. 
La elección de la técnica y tecnología significativamente afecta a la granularidad y la exactitud de la información de ubicación.

Bibliografía :





 

1 comentario:

Publicar un comentario