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Sebastian Rist [email protected] Betreuer: Jürgen Sommer Lokalisierung in Sensornetzen Mögliche Ansätze Proseminar Technische Informatik SS 2007

Lokalisierung in Sensornetzen Mögliche Ansätze

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Lokalisierung in Sensornetzen Mögliche Ansätze. Sebastian Rist [email protected] Betreuer: Jürgen Sommer. Proseminar Technische Informatik SS 2007. Gliederung. Zellenbasierte Lokalisierung Trilateration Triangulation Szenenanalyse. Motivation. Warum Positionsbestimmung? - PowerPoint PPT Presentation

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Sebastian Rist [email protected]

Betreuer: Jürgen Sommer

Lokalisierung in Sensornetzen

Mögliche Ansätze

Lokalisierung in Sensornetzen

Mögliche Ansätze

Proseminar Technische Informatik

SS 2007

2

Gliederung

Zellenbasierte Lokalisierung

Trilateration

Triangulation

Szenenanalyse

3

Motivation

Warum Positionsbestimmung?

Ursprünge der Positionsbestimmung

Heutige Anwendungen

- z.B. GPS

4

Zellenbasierte Lokalisierung

Signalreichweite

Außerhalb der Reichweite

Innerhalb der Reichweite

Anker

5

Zellenbasierte Lokalisierung

Genauigkeitsüberlegung

grobkörnige Lokalisierung

Anwendung z.B. bei der Mobilfunkortung

Verbesserungsmöglichkeit?

6

Zellenbasierte Lokalisierung

Signalreichweite

Außerhalb der Reichweite

Anker

Innerhalb der Reichweite

von allen drei Ankern

Einbeziehung mehrerer Zellen

7

Trilateration

Anker (x=2, y=1)

Anker (x=8, y=2)

Anker (x=5, y=4)

8

Trilateration

Verschiedene Methoden zur

Entfernungsabschätzung:

Signalstärke

Zeit der Ankunft des Signals

Zeitunterschied bei der Ankunft

9

Trilateration

Signalstärke (received signal strength indicator = RSSI)

d

PcP tx

rcvd

rcvd

tx

P

cPd

10

Trilateration

Verteilung der Entfernungen für eine empfangene Signalstärke von 70

11

Trilateration

Die Wahrscheinliche Verteilung der Signalstärken inklusive der Entfernungen

12

Trilateration

RSSI:

Vorteile?

- keine Uhr notwendig

Nachteile?

- Signalstärke bei einer bestimmten Entfernung

nicht konstant

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Trilateration

Zeit der Ankunft des Signals

(Time of Arrival = ToA oder Time of flight)

Berechnung durch:

Anker

Signal

ToAstart ttvd

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Trilateration

Wichtiges Problem dabei

- Mehrwegeausbreitung (multipath propagation)

AnkerSensorknoten

15

Trilateration

Verbesserungsmöglichkeit

- Rundenzeit (Round Trip Time)

vtt

d delayroundround

2

16

Trilateration

Anker Sensorknoten

Verzögerung

hin

zurück

Veranschaulichung der Messung

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Trilateration

Zeitunterschied bei der Ankunft

(Time Difference of Arrival = TDoA)

Radiowellen

Ultraschallwellen

Anker

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Trilateration

Berechnung:

ustTDoA

Entfernung

Zeit

Radiowelle

Ultraschall

rwt

vttd rwus

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Triangulation

α

β

Anker 1

Anker 2

Strecke bekannt

Bestimmung der Entfernung über die Winkel

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Szenenanalyse

Was ist das?

Mögliche Varianten

Anwendungsbeispiel

21

Szenenanalyse

22

Szenenanalyse

Anker

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Fazit

Positionierung ist sehr wichtig

Jedes System hat Vor- und Nachteile

Diese müssen abgewogen werden

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Fazit

Methode Aufwand/Kosten Genauigkeit Rechenaufwand Zusätzliche Hardware

Zellenbasierte Lokalisierung

+ - + nein

Trilateration:

RSSI + - + nein

ToA - - + ja

TDoA - + + ja

Triangulation - + + ja

Szenenanalyse - - - ja

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Ende

Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!