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随着普适计算和分布式通信技术的深入研究,无线通信和无线网络技术进入了"飞速发展阶段,无线局域网(Wireless Local Area Network, WLAN)、GSM、Wi-Max等无线通信网络得到了迅速普及, 并展现出低功耗、自组织的发展趋势,如 Ad-hoc、无线传感器网络 (Wireless Sensor Net- work,WSN)等,基于信息感知的分布式网络,其监测的事件与物理位置威威相关,没有位置信息的数据毫无意义,内此确定信息的位置成为普适计算应用的道切需求和关键性问题.关于定位需求和潜在应用的调查研究也表明基于位置的服务在未来米将带来 70~80亿美元的市场收入.
现代定位技术最早山现在军事领域,以提供精确制导、战场监控和单兵作战系统保障,即全球定位系统(GPS),日前 GPS 已人量转向车辆监控和汽车∶导航等民用场介。其基本原理是以高
速运动的卫是瞬间位置作为已知的起算数据,再依据微波信号到达接收机的时间计算接收机到各卫星的距离,最后采用空间距离后方交会的方法,。确定行测点的位置。结合 GPS 信息与蜂窝网络基站的移动台定位(Assisted GPS,AGPS)、紧急救护系统 FCC Enhanced9115等在紧急救援和增值服务中也有广泛应用.由于微波极易被浓密树林、建筑物、金属遮盖物等吸收,GPS等只适合在户外及大空开阔度较佳处使用. 在室内场合,由工信道环境复杂、微波信号衰减厉害、测量误差大,GPS 并不适用,E911 等也在在同样问题.
随着WLAN 和WSN 的发展普及,室内定位在商业、公共安全和军事上的应用成为研究热点,如将 WSN 部署在工业现场,监测设备运行情况,部署在仓库跟踪物流动态,其至临时快速部署在火灾救护现场为消防员提供最优路线导航, 基于广泛普及的 WLAN、Wi-Max等的已有硬件设施,通过增添软件模块提供多样的至内定位服务也有众多尝试。总之,生产生活中的安防与智能化需求等都催生和促进了室内定位技术的研究和推广。开阔空间中无线信号随收发设备间距呈指数衰减,而室内环境中存在的墙壁、物品等障碍物及人的频繁移动都对信道模型建立造成巨大困难,主要因素有非视距传输、多径传输效应及(人活动造成的)随机偶然性.因此,必须在室内特定环境下寻求新的定位方法.
2、室内定位系统原理及存在难点
2.1定位系统基本模型
在无线网络应用中,根据节点位置是否已知,可拇节点分为位置已知的参考点和未知的目标点.定位系统首先由目标点或参考点感知对方,检测并计算信号传输耗费的时间、到达角度或强度,作为度量指标汇总剑基站或簇头,运用某种定位算法计算得剑位置坐标并显示,其基本原理图如图l所示.室外定位广泛采用的GPs即以手持终端发射的微波为终端信号、信号到达接收机的时间为度量指标,以空间距离后方交会为定位算法.
定位算法主要有模式匹配和三边(角)测量两种机制,模式匹配一般需要通过预先采集信号一位置的关系数据建立参考信号分布地图,在定位执行阶段选用模式匹配方法搜索并输出度量指标对应的目标位置.典型的模式匹配方法有最近邻居法、支持向量机法和统计学方法等.三边(角)测量定位则需要先将度量指标转换为收发设备间的距离,并做三边计算,从几何计算角度获取目标点的位置信息.未知目标的位置坐标一般通过目标节点与参考节点间的角度或距离关系获得,即度量指标,主要有基于到达方向检测的信号到达角、用于距离估计的接收信号强度(Received signal sn.ength,Rss)、信号到达时间和信号到达时间差等.
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