Lokalisierung in Sensornetzen Mögliche Ansätze Processor-Like Reconfigurable Hardware 4/12/2017 6:03:41 PM Lokalisierung in Sensornetzen Mögliche Ansätze Sebastian Rist rist@informatik.uni-tuebingen.de Betreuer: Jürgen Sommer Proseminar Technische Informatik SS 2007 Tobias Oppold

Processor-Like Reconfigurable Hardware 4/12/2017 6:03:41 PM Gliederung Zellenbasierte Lokalisierung Trilateration Triangulation Szenenanalyse Tobias Oppold

Processor-Like Reconfigurable Hardware 4/12/2017 6:03:41 PM Motivation Warum Positionsbestimmung? Ursprünge der Positionsbestimmung Heutige Anwendungen - z.B. GPS Tobias Oppold

Zellenbasierte Lokalisierung Processor-Like Reconfigurable Hardware 4/12/2017 6:03:41 PM Zellenbasierte Lokalisierung Signalreichweite Anker Außerhalb der Reichweite Innerhalb der Reichweite Tobias Oppold

Zellenbasierte Lokalisierung Genauigkeitsüberlegung grobkörnige Lokalisierung Anwendung z.B. bei der Mobilfunkortung Verbesserungsmöglichkeit?

Zellenbasierte Lokalisierung Einbeziehung mehrerer Zellen Signalreichweite Innerhalb der Reichweite von allen drei Ankern Anker Außerhalb der Reichweite

Trilateration Anker (x=5, y=4) Anker (x=8, y=2) Anker (x=2, y=1)

Verschiedene Methoden zur Entfernungsabschätzung: Signalstärke Trilateration Verschiedene Methoden zur Entfernungsabschätzung: Signalstärke Zeit der Ankunft des Signals Zeitunterschied bei der Ankunft

Signalstärke (received signal strength indicator = RSSI) Trilateration Signalstärke (received signal strength indicator = RSSI)

Trilateration Verteilung der Entfernungen für eine empfangene Signalstärke von 70

Trilateration Die Wahrscheinliche Verteilung der Signalstärken inklusive der Entfernungen

- Signalstärke bei einer bestimmten Entfernung nicht konstant Trilateration RSSI: Vorteile? - keine Uhr notwendig Nachteile? - Signalstärke bei einer bestimmten Entfernung nicht konstant

Trilateration Zeit der Ankunft des Signals (Time of Arrival = ToA oder Time of flight) Berechnung durch: Signal Anker

Trilateration Wichtiges Problem dabei - Mehrwegeausbreitung (multipath propagation) Anker Sensorknoten

Trilateration Verbesserungsmöglichkeit - Rundenzeit (Round Trip Time)

Veranschaulichung der Messung Trilateration Veranschaulichung der Messung Sensorknoten Anker hin Verzögerung zurück

Zeitunterschied bei der Ankunft (Time Difference of Arrival = TDoA) Trilateration Zeitunterschied bei der Ankunft (Time Difference of Arrival = TDoA) Radiowellen Ultraschallwellen Anker

Trilateration Berechnung: Entfernung Radiowelle TDoA Ultraschall Zeit

Bestimmung der Entfernung über die Winkel Triangulation Bestimmung der Entfernung über die Winkel Anker 1 Strecke bekannt α β Anker 2

Szenenanalyse Was ist das? Mögliche Varianten Anwendungsbeispiel

Szenenanalyse

Szenenanalyse Anker

Positionierung ist sehr wichtig Jedes System hat Vor- und Nachteile Fazit Positionierung ist sehr wichtig Jedes System hat Vor- und Nachteile Diese müssen abgewogen werden

+ - Fazit nein ja Zellenbasierte Lokalisierung Trilateration: RSSI ToA Methode Aufwand/Kosten Genauigkeit Rechenaufwand Zusätzliche Hardware Zellenbasierte Lokalisierung + - nein Trilateration: RSSI ToA ja TDoA Triangulation Szenenanalyse

Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! Ende Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!