Techniki lokalizacji. 1 Paweł Kułakowski

Transkrypt

1 Techniki lokalizacji Paweł Kułakowski

2 Plan wkłau. ZASTOSOWANIA lokalizacji. TECHNIKI wznaczania pozcji. Postaw MATEMATCZNE. Sstem GPS NAVSTAR

3 Motwacje FCC E9: - lokalizacja 95 % telefonów okłaność 00 m - la 67 % telefonów okłaność 00 m - raportowanie ww. anch o tzw. Public Safet Answering Points Sieci GSM / UMTS / LTE: - numer komórki/bts/sektora - poziom obieranej moc - Timing Avance / Roun Trip Time - różnica czasów obioru sgnału

4 Zastosowania Prowazenie pojazów Nawigacja morska, ląowa, lotnicza Geoezja Lokalizacja miejsc publicznch (np. kin, restauracji) Turstka GPS Navstar Telefon alarmowe Lokalizacja wewnątrz bunków Sieci czujników i sensorów Ślezenie osób (pacjentów, ratowników, żołnierz) zużcie baterii ograniczenia zasięgu

5 Określanie pozcji Triangulacja wznaczanie współrzęnch punktów na postawie pomierzonch kątów Trilateracja wznaczanie współrzęnch punktów na postawie pomierzonch ługości ocinków

6 Sstem lokalizacji Mobile-base sstems (self-positioning): Network-base sstems (network-centric positioning): 6

7 Lokalizacja w sstemach bezprzewoowch Time of Arrival Time Difference of Arrival Receive Signal Strength Angle of Arrival 7

8 Time of Arrival (, ) (, ) (, ) (, ) 8

9 Time of Arrival algortm least squares i rival i Time_of_Ar c 0, 0 Zakłaając: 9 ) ( ) ( ) ( ) (

10 Time of Arrival algortm least squares

11 Time of Arrival algortm least squares Więcej pomiarów ToA? Więcej pomiarów ToA?

12 Time of Arrival algortm least squares A r b b r A b A A A r T T ˆ

13 Time Difference of Arrival + eliminacja błęu zegara stacji naawczej prz zsnchronizowanch stacjach obiorczch

14 Receive Signal Strength Path Loss[B] A B log0 naajnik BTS, telefon, access point oległość o naajnika () kontur oznaczające kolejne poziom moc

15 Mapping techniques (fingerprinting) Stuacja rzeczwista: Map moc obieranego sgnału przgotowane PRZED rozpoczęciem ziałania sieci : S. Knorzer CENTRUM SSTEMU I BAZA DANCH IEEE 5

16 Angle of Arrival Dla każego pomiaru: ( ) i i i (, ) (, ) (, ) (, ) 6

17 i i i ) ( i i i i Angle of Arrival algortm least squares 7

18 Angle of Arrival algortm least squares 8 A r b b r A b A A A r T T ˆ

19 Problem algortmów ToA/TDoA/RSS/AoA słab poziom sgnału o stacji naawczch niestacjonarność kanału raiowego i zaniki sgnału propagacja wielorogowa i warunki NLoS 9

20 Trilateracja satelitarna

21 GPS Navstar NAVigation Satellite Timing An Ranging - sfinansowan i utrzmwan przez Departament Obron USA - pierwsze satelit GPS na orbicie w roku sstem w pełni funkcjonaln rok - segment sstemu : kosmiczn, kontroln i użtkownika Segment kosmiczn: - (lub więcej) satelit na 6 orbitach (tp: IIA, IIR, IIR(M) i IIF) - wsokość orbit: 0 00 km - inklinacja: 55 - z każego punktu Ziemi wiocznch jest jenocześnie prznajmniej 5 satelitów z prawopoobieństwem %

22 Zasięg sat. Navstar

23 Segment kontroln Navstar gps.gov

24 Transmisja sgnałów GPS Atomowe zegar pokłaowe cezowe lub rubiowe : - generują częstotliwość : f 0 = 0. MHz - stabilność : co najmniej 0 - s Trz częstotliwości sgnału: L = 575. MHz = 5 f 0 L = 7.60 MHz = 0 f 0 L5 = 76.5 MHz = 5 f 0 Zegar atomow z szwajcarskiego muzeum Verkehrshaus - technika wieloostępu: CDMA, ane nawigacjne: 50 bit/s - moc ukłaów naawczch satelitów : 50 W - poziom sgnału obieran na powierzchni Ziemi : -60 BW - przeszko la propagacji : zabuowania, gęst las, woa - okłaność w terenie otwartm: 5-0 metrów

25 GPS różnicow (DGPS) - założenie: poobieństwo błęów na niewielkim obszarze - korekcja sgnałów satelitarnch przez obiornik o znanej pozcji - eliminacja błęów, poprawa okłaności wznaczania pozcji: 0.5- metr - zasięg stacji różnicowch: 00 km Polska: sieci stacji na Śląsku i koło Warszaw, stacje na Wbrzeżu - Dziwnów i Rozewie - zastosowania DGPS : nawigacja lotnicza i morska, pomiar geoezjne 5

26 Satelit EGNOS 6

27 EGNOS - koncepcja cwilnego sstemu nawigacji satelitarnej - satelit geostacjonarne (5.5 W,.5 E i 5 E) - naziemne stacje pomiarowe i kontrolne - poprawa okłaności anch z sieci Navstar - werfikacja ziałania Navstar aplikacje Safet of Life - SISNET -> ane o wiargoności sstemów GPS/GLONASS przez Internet - okłaność GPS + EGNOS: -5 metrów 7

28 Inne sstem tpu GNSS Galileo: - projekt kontrolowan przez Komisję Europejską i Europejską Agencję Kosmiczną (ESA) - obecnie 9 ziałającch satelitów - ocelowo 0 satelitów orbit km, - inklinacja 56, okres obiegu Ziemi: ok. gozin - naziemne stacje pomiarowe i kontrolne, jena z nich w CBK w Warszawie - Glonass (Rosja), Bei-Dou (Chin)

29 Dziękuję za uwagę 9