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無線感測器網路aoa演算法

發布時間:2024-10-23 16:07:06

1. 無線感測器網路 aoa演算法是怎麼實現的

無線感測器網路通常採用電池供電,放置在沒有基礎結構的地方,節點的通信能力十分有限。 這就要求感測器節點具有自組織的能力,自動形成轉發監測數據的多跳無線網路。本文提出一種簡單、易實現的自組織協議,選用MSP430F149單片機設計微型感測器節點,並實現了一種低功耗無線網路

2. 室內定位技術有哪些

超聲波技術

超聲波定位目前大多數採用反射式測距法。系統由一個主測距器和若干個電子標簽組成,主測距器可放置於移動機器人本體上,各個電子標簽放置於室內空間的固定位置。定位過程如下:先由上位機發送同頻率的信號給各個電子標簽,電子標簽接收到後又反射傳輸給主測距器,從而可以確定各個電子標簽到主測距器之間的距離,並得到定位坐標。

紅外線技術

紅外線是一種波長間於無線電波和可見光波之間的電磁波。典型的紅外線室內定位系統Active badges使待測物體附上一個電子標識,該標識通過紅外發射機向室內固定放置的紅外接收機周期發送該待測物唯一ID,接收機再通過有線網路將數據傳輸給資料庫。這個定位技術功耗較大且常常會受到室內牆體或物體的阻隔,實用性較低。

超寬頻技術

超寬頻技術是近年來新興的一項無線技術,目前,包括美國,日本,加拿大等在內的國家都在研究這項技術,在無線室內定位領域具有良好的前景。UWB技術是一種傳輸速率高(最高可達1000Mbps以上),發射功率較低,穿透能力較強並且是基於極窄脈沖的無線技術,無載波。正是這些優點,使它在室內定位領域得到了較為精確的結果。

射頻識別技術

射頻定位技術實現起來非常方便, 而且系統受環境的干擾較小,電子標簽信息可以編輯改寫比較靈活。

3. 什麼是無線定位技術

UWB 作為一項新的短距離無線通訊技術,具有以下一些傳統的通訊技術無法比擬的優勢:
1. 定位精度高
下面的表格給出了目前無線定位領域各種定位技術的定位精度對照表。
技術 定位精度
Proximity cards 大約30m
GPS 5m-20m
Bluetooth 大約3m
IEEE802.11 大約3m
Dedicated RF 大約3m
Unidirectional UWB <30cm
UBIsense UWB 15cm(3d)
UBIsense公司在進行定位中運用到達時間差(TODA)和到達時間角度(AOA)的混
合定位方法,利用三維坐標將定位誤差降到最小。

2. 范圍覆蓋廣
UWB 屬於中短距離范圍內的通訊技術,非常適合構建室內環境的實時定位系統。根據
最近的發展,目前的單個感測器定位單元的覆蓋面積達到400 平方米,感測器網路的信號發射節點跟信號接收節點之間的最大距離達到60 米。可以實現多個定位單元(Cell)聯合工作,按需擴大覆蓋面積。

3. 實時性好
相對於其他定位技術,UWB 定位一個很大的優勢就是它具有較好的實時性。下面
的表格給出了目前無線定位領域各種定位技術的實時響應頻率。
技術 實時響應
Proximity cards 0.001HZ
IEEE802.11 大約0.1HZ
Bluetooth 大約0.4HZ
Dedicated RF 大約0.2HZ
Unidirectional UWB 0.1HZ或1HZ
UBIsense UWB 40HZ per cell and 10HZ UBItag

4.穿透力強
UWB 信號具有非常強的穿透力。UWB 信號能穿透樹葉、土地、混凝土、水體等介
質,因此軍事上UWB 雷達可用來探測地雷,民用上可以查找地下金屬管道、探測高
速公路地基等。
5. 通信能力
由於UWB使用的頻點較高,它的數據傳輸速率相當高。下面的表格可以看出UWB在數據傳輸速率方面的優勢。

技術 速率
Bluetooth 小於1Mbps
IEEE802.11a 54MBps
HomeRF 1-2Mbps
UWB 500Mbps

正因為UWB 在數據的傳輸速率上有較大的優勢,WiMedia 聯盟著力於將UWB 打造成現有無線網路技術(Bluetooth ,etc.),以及一些新興技術(WUSB)的基礎平台。
6. 發射功率小
UWB 產品具有很小的發射功率。2002 年2 月FCC 准許UWB 技術進入民用領域的條件就是:「在發送功率低於美國放射噪音規定值-41.3dBm/MHz(換算成功率則為1mW/MHz)的條件下,可將3.1GHz~10.6GHz 的頻帶用於對地下和隔牆之物進行掃描的成像系統、汽車防撞雷達以及在家電終端和攜帶型終端間進行測躡和無線數據通信"。按照FCC 的規定,UWB 通信在近期內將只可能用於短距離的無線通信,這就意味著在一定時期內UWB 將會與現有短距離無線技術共同生存,共同發展。同時,發射功率小,意味著UWB 信號發射節點可以連續工作很長時間而無需更換電池。下圖給出了UWB 與現有其他無線通訊技術在發射功率上的比較。
技術 發射
IEEE802.11a 大於1瓦
Bluetooth 1毫瓦-100毫瓦
HomeRF 大於1瓦
UWB 小於1毫瓦
由於UWB是脈沖電波的工作方式,只有在工作的時候才發出脈沖電波,這比其他無線載電波技術連續性發出載電波有著很大的不同,大大節約了能耗,在提倡綠色能源的今天尤為寶貴。

4. AOA指什麼

在物聯網技術領域,一個重要的概念AOA代表的是到達角度測距(Angle-of-Arrival)。這是一種定位技術,通過測量信號從發射源到接收端的角度來確定位置,它屬於基於測距的定位演算法。硬體設備能夠捕捉信號的方向,然後利用三角測量或其他方法計算未知節點的具體位置。AOA在無線感測器網路中尤其常見,因為它具有通信開銷低的優點。

AOA原理涉及通過接收信號到達的角度,對藍牙、UWB等技術在室內定位中的應用尤其有效,能夠實現高精度定位。其主要優勢在於,只需單一基站即可覆蓋區域內的定位,但對基站與標簽的相對高度有要求,通常需要4米以上,這影響了基站的覆蓋范圍,計算公式為S=π*(2h)²。

然而,AOA的未來前景取決於應用場景。盡管在高精度定位上,TOF/RTD等方法更為常用,但AOA配合藍牙技術時,其單基站定位的優勢能得到更好的發揮。因此,AOA在特定的應用場景中仍然具有其獨特價值。

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