普适计算中的定位感知系统

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1、普适计算中的定位感知系统

2、第1关键词：普适计算定位系统位置系统定位感知系统引言随着计算机计算能力不断呈指数型的增长以及硬件的微型化，各种计算型的小器件应运而生。由于其重量和体积都足够小，用户能够随身携带，因而被应用在各个领域。MarkLC（Gatep;T实验室开发的Bat系统，由康斯坦斯大学开发的MobileShadop;T实验室开发的Bat系统是一种主动模式的定位系统。其核心思想是利用一种无线设备Bat发射超声波脉冲来实时测量室内对象的三维位置。其功能用映射关系表示为λ（Bat）=l。这一系统的定位技术可用来为普适计算中的室内定位感知系统服务，但其缺陷是使用了有线网络而并非

3、适用于普适计算的无线网络。康斯坦斯大学开发的MobileShado，因此不能为普适计算所用。②红外线。采用红外线定位技术的系统，一般通过移动设备在一个预定的时间间隔内发射红外波来实现。系统通过接收这些红外波并计算到达时间（TOA）来测量对象的位置，但其缺点是容易受到太阳光的干扰，而且精确度不高，不能满足室内定位感知系统的要求。③全球定位系统（GPS）。GPS是近几年来得到广泛应用的定位系统，它利用卫星系统来实现定位功能。但是一旦在室内，卫星信号便会丢失，GPS系统就失去了功能，无法进行定位服务；而且其定位的误差一般达到10m，因此无法被应用到模型中去。④超声波。超声波

4、传感器一般工作在40~130kHz的范围内，它利用信号的到达时间TOA进行精确的距离计算，系统利用这些距离信息进行三边测量运算。超声波接收器测量其与发射器的距离时使用一个预定的频率。通过使用多个接收器，一般一个二维定位测量必须最少有2个，最好用4个或更多个，才可能得出一个比较精确的结果。主要是因为超声波信号容易受到高频信号的干扰，而且容易因为反射而得到错误结果。在ATT实验室的Bat系统中，定位所产生的误差能够被控制在3cm以内；因此，超声波技术是一项适合普适计算的技术。2一种普适计算定位感知系统模型考虑到目前世界上已有的系统一般都是单一的定位系统或者位置系统，所实现的服务功能比

5、较单一，都不太适于普适计算。2.1系统模型体系结构下面一种我们自行设计的定位感知系统模型具有如下特点：◇实现了最小功能的简单定位感知系统模型；◇将定位系统与位置系统结合在一个体系结构中；◇在不考虑误差的情况下，能够利用三角计算实时确定对象的二维位置及行动方向；◇系统能够积极主动为用户提供信息服务；图2是这一模型的简单体系结构图。定位系统是本模型的重点之一，系统利用它来精确定位每一个对象。这里采用的是改进的Bat系统，每一个室内用户都携带两个手掌大小的无线设备Bat。这种小器件配有一个蜂鸣器，能够发射超声波脉冲；在室内的天花板上安装有传感器，能够接收超声波脉冲，并能测量超声

6、波脉冲信号的到达时间（TOA）；传感器随即将TOA数据通过obileClient）技术，其核心思想是：为大厅内的每一个用户配备一个用户代理，用户通过代理与本地其它对象，包括其它用户和一些设备，通过通信环境部件进行交互。当位置系统获得系统控制中心传送的用户位置信息后，立即启用其用户代理。此用户代理随着与这一位置的WLAN单元进行交互，从而来确定用户所在位置的对象集信息P，其功能用映射关系表示为：（WLAN单元）=P。2.2模拟实验的可能误差分析考虑到普适计算所要实现的功能，应用本模型所进行的模拟实验必须达到相当的精确度才能满足准确定位的要求。在上面提到的模拟实验环境中，可能影响定位

7、结果的误差因素一般有：实验环境、时钟频率、超声波的反射等。实验环境误差的产生主要是由于超声波的易被干扰性。影响的主要因素是噪声的干扰，它导致超声波信号之间的碰撞。这种噪声同系统具有相同的频率，从而对实验中的超声波信号产生干扰或碰撞，导致正确信号的消散或是反射的产生。这些可能的噪声有收音机的无线波、钥匙的碰撞声或者击掌声等。解决的办法是将环境进一步智能化，如将收音机的功能融入系统中，不需人的接收；取消利用钥匙来开关门等。时钟频率误差是在石英钟之间同步产生的，每个超声波接收器都利用时钟与其它接收器同步，才能测量它们与Bat之间的距离。这种误差的大小与距离呈线性关系：距离越远，误差

8、越大。我们可以通过多次实验对误差进行测量，进而对误差定性，尽量减小误差大小。反射误差是实验中可能遇见的最主要的误差。它主要因为超声波信号在发射途中碰上其它物体而导致反射的产生，从而将错误信号传送至接收器导致错误结果。这种误差与距离并非线性关系，因而无法定性；但我们可以根据测量的数据排除一些错误信息。它们与正常数据相差太大，主要是因为它们经过多次反射或不在接收器的接收范围内。改进的办法是，除了增强接收器的接收强度外，还可以将Bat置于用户头顶或者调整接收