Techniki lokalizacji Paweł Kułakowski
Plan wkłau. ZASTOSOWANIA lokalizacji. TECHNIKI wznaczania pozcji. Postaw MATEMATCZNE. Sstem GPS NAVSTAR
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
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
Określanie pozcji Triangulacja wznaczanie współrzęnch punktów na postawie pomierzonch kątów Trilateracja wznaczanie współrzęnch punktów na postawie pomierzonch ługości ocinków
Sstem lokalizacji Mobile-base sstems (self-positioning): Network-base sstems (network-centric positioning): 6
Lokalizacja w sstemach bezprzewoowch Time of Arrival Time Difference of Arrival Receive Signal Strength Angle of Arrival 7
Time of Arrival (, ) (, ) (, ) (, ) 8
Time of Arrival algortm least squares i rival i Time_of_Ar c 0, 0 Zakłaając: 9 ) ( ) ( ) ( ) (
Time of Arrival algortm least squares 0.5 0 0.5 0.5
Time of Arrival algortm least squares Więcej pomiarów ToA? Więcej pomiarów ToA?
Time of Arrival algortm least squares A r b b r A b A A A r T T ˆ
Time Difference of Arrival + eliminacja błęu zegara stacji naawczej prz zsnchronizowanch stacjach obiorczch www.commscope.com
Receive Signal Strength Path Loss[B] A B log0 naajnik BTS, telefon, access point oległość o naajnika () kontur oznaczające kolejne poziom moc
Mapping techniques (fingerprinting) Stuacja rzeczwista: Map moc obieranego sgnału przgotowane PRZED rozpoczęciem ziałania sieci : S. Knorzer CENTRUM SSTEMU I BAZA DANCH IEEE 5
Angle of Arrival Dla każego pomiaru: ( ) i i i (, ) (, ) (, ) (, ) 6
i i i ) ( i i i i Angle of Arrival algortm least squares 7
Angle of Arrival algortm least squares 8 A r b b r A b A A A r T T ˆ
Problem algortmów ToA/TDoA/RSS/AoA słab poziom sgnału o stacji naawczch niestacjonarność kanału raiowego i zaniki sgnału propagacja wielorogowa i warunki NLoS 9
Trilateracja satelitarna
GPS Navstar NAVigation Satellite Timing An Ranging - sfinansowan i utrzmwan przez Departament Obron USA - pierwsze satelit GPS na orbicie w roku 978 - sstem w pełni funkcjonaln - 995 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 99.96 %
Zasięg sat. Navstar
Segment kontroln Navstar gps.gov
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
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
Satelit EGNOS 6
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
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)
Dziękuję za uwagę 9