1.6 Элементы позиционирования
Многие методы позиционирования в первую очередь оценивают расстояние или угол между неизвестными датчиками и узлами, затем положение неизвестных сенсоров вычисляется несколькими геометрическими алгоритмами. Таким образом, наиболее важные элементы позиционирования это оценка расстояния, измерение угла и геометрические ограничения. В данной главе я рассказываю о доступных методах для каждого из них.
1.6.1 Метод rssi (Received Strength Signal Indication)
Одним из более распространенных методов позиционирования объектов является индикация уровня принятого сигнала (Received Strength Signal Indication). Мощность принимаемого радиосигнала уменьшается по геометрической прогрессии с увеличением расстояния, и приемник может измерить это затухание на основе RSSI для того, чтоб оценить расстояние до отправителя. RSSI измеряет мощность сигнала на приемнике. На основе мощности передачи, потери при распространении вычисляются и
могут быть переведены в оценку расстояния. Этот метод в основном используется для радиочастот. Модель распространения хорошо изучена и используется для прогнозирования средней мощности принимаемого сигнала на заданном расстоянии от передатчика. Идеальная модель распространения радиосигналов,
( ) ( )
предсказывает мощность принимаемого сигнала как функцию расстояния между передатчиком и приемником. В идеальной модели, Pλ – передаваемая мощность, Gt – антенна передатчика, Gr – приемника, L - потери системы, λ – длина волны. Обычно
Gt, Gr и L принимаются за 1[2, 5, 6, 14].
Также исследуется оценка расстояния получаемой мощности радиочастотного сигнала с помощью сенсорных нодов WINS. По экспериментам, разные стратегии конфигураций, включают разные уровни мощностей передатчиков и стратегии развертывания датчиков, использовались для оценки связи между мощностью принимаемого сигнала и расстоянием между приемником и передатчиком. На Рисунке 6 показано экспоненциальное затухание мощности принимаемого радиосигнала от увеличения расстояния.
Рисунок 1.6 – Затухание принимаемого сигнала
1.6.2 ToA (Time of Arrival)
Расстояние между приемником и передатчиком может быть измерено основываясь на скорости прохождения сигнала и времени прохождения сигнала между двумя нодами. Этот метод может быть применен для разных сигналов, таких как радиочастотный, акустический, инфракрасный и ультразвуковой. Реализация метода
зависит от измерений времени прохождения (ToA). ToA можно просчитать разными временными методами.
Глобальная система определения местоположения (GPS) использует технологии дистанционной оценки[7]. В GPS, каждый спутник (передатчик) передает уникальный код. На приемной стороне создается копия кода. Приемник постепенно сдвигает внутренние часы соответственно полученному коду, который называется lock-on. Как только на приемник приходит сигнал от спутника, он (приемник) вычисляет точное время прибытия сигнала. Основываясь на времени, ToA может быть рассчитано путем вычитания известного времени передачи от расчетного времени приема. Метод ToA является высокоточным, но также требует сравнительно быстрого средства обработки в нодах для решения разницы времени и для точных измерений.