Sebastian Rist rist@informatik.uni-tuebingen.de

Betreuer: Jürgen Sommer

Lokalisierung in Sensornetzen

Mögliche Ansätze

Proseminar Technische Informatik

SS 2007

2

Gliederung

Zellenbasierte Lokalisierung

Trilateration

Triangulation

Szenenanalyse

3

Motivation

Warum Positionsbestimmung?

Ursprünge der Positionsbestimmung

Heutige Anwendungen- z.B. GPS

4

Zellenbasierte Lokalisierung

Signalreichweite

Außerhalb der Reichweite

Innerhalb der Reichweite

Anker

5

Zellenbasierte Lokalisierung

Genauigkeitsüberlegunggrobkörnige Lokalisierung

Anwendung z.B. bei der Mobilfunkortung

Verbesserungsmöglichkeit?

6

Zellenbasierte Lokalisierung

Signalreichweite

Außerhalb der Reichweite

Anker

Innerhalb der Reichweite

von allen drei Ankern

Einbeziehung mehrerer Zellen

7

Trilateration

Anker (x=2, y=1)

Anker (x=8, y=2)

Anker (x=5, y=4)

8

Trilateration

Verschiedene Methoden zurEntfernungsabschätzung:

Signalstärke

Zeit der Ankunft des Signals

Zeitunterschied bei der Ankunft

9

Trilateration

Signalstärke (received signal strength indicator = RSSI)

dPcP tx

rcvd

rcvd

tx

PcPd

10

Trilateration

Verteilung der Entfernungen für eine empfangene Signalstärke von 70

11

Trilateration

Die Wahrscheinliche Verteilung der Signalstärken inklusive der Entfernungen

12

Trilateration

RSSI:

Vorteile? - keine Uhr notwendig

Nachteile?- Signalstärke bei einer bestimmten Entfernung nicht konstant

13

Trilateration

Zeit der Ankunft des Signals(Time of Arrival = ToA oder Time of flight)

Berechnung durch:

Anker

Signal

ToAstart ttvd

14

Trilateration

Wichtiges Problem dabei

- Mehrwegeausbreitung (multipath propagation)

AnkerSensorknoten

15

Trilateration

Verbesserungsmöglichkeit

- Rundenzeit (Round Trip Time)

vtt

d delayroundround

2

16

Trilateration

Anker Sensorknoten

Verzögerung

hin

zurück

Veranschaulichung der Messung

17

Trilateration

Zeitunterschied bei der Ankunft(Time Difference of Arrival = TDoA)

Radiowellen

Ultraschallwellen

Anker

18

Trilateration

Berechnung:

ustTDoA

Entfernung

Zeit

Radiowelle

Ultraschall

rwt

vttd rwus

19

Triangulation

α

β

Anker 1

Anker 2

Strecke bekannt

Bestimmung der Entfernung über die Winkel

20

Szenenanalyse

Was ist das?

Mögliche Varianten

Anwendungsbeispiel

21

Szenenanalyse

22

Szenenanalyse

Anker

23

Fazit

Positionierung ist sehr wichtig

Jedes System hat Vor- und Nachteile

Diese müssen abgewogen werden

24

Fazit

Methode Aufwand/Kosten Genauigkeit Rechenaufwand Zusätzliche Hardware

Zellenbasierte Lokalisierung + - + nein

Trilateration:

RSSI + - + nein

ToA - - + ja

TDoA - + + ja

Triangulation - + + ja

Szenenanalyse - - - ja

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Ende

Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!