宽带超声波室内定位系统

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1、.宽带超声定位系统----------------------------------------------------此文翻译而来仅供参考------------------------麦克·哈斯和安迪·霍普概述——超声波定位系统是一种普遍的能够提供高精度的室内点位置定位数据的解决方案。应用系统包括强大的无线路由网络，计算机辅助导航，和位置检测装置的反应。然而，当前的超声波定位系统由于使用窄带传感器而受到局限。本文研究使用宽带超声波的室内定位系统。宽带超声的发射器和接收器单元的开发和特征。使用这些单元去构造两个具有不同体系结构的定位系统是为了突出和证实这种体

2、系，实际的说明带宽超声波在室内定位定位人或设备的优势。索引词——定位关键/灵敏度，普遍性和通用性计算，支持服务移动计算。1引言在过去的15年，已经有越来越多的研究致力于发展位置检测传感器系统。节点的定位数据可用于提高无线网络部署的动态性或是允许打印传感器位置数据。通过追踪用户，定位系统也能驱动使用检测周围环境的应用程序，通过这样允许设备更有效的为用户提供服务。全球定位系统原理是移动接收端通过测量卫星发射信号达到时间差来计算自身位置数据。通常精度可以达到几米，但是在室内GPS性能受到严重限制。为了解决这些缺陷，已经开发了一些专用的室内定位系统。所有的数据通过感应真

3、实世界的物理量来获取，依靠这些数据计算或推导出位置。最早的一些定位系统依靠发射单元和接收单元两者进行周期性发射红外脉冲。红外信号唯一能够识别发送单元，它使用定位系统中已知固定位置的单元，通过比例大小估算出移动单元的位置。近期，也提出了基于无线电信号的定位系统。有的是利用视觉或是测量无线局域网中接入点的信号强度，还有的是基于特殊标志和固定基站测量无线电信号传播时间。这两种典型的定位系统定位精度都在3米或更大。相比之下，高精度定位系统有能力提供精确到厘米级的定位信息，可以用来增强现有的应用和可能实现的新应用。在我们工作场所、家里和公共场所已经存在大量的高精度位置传感

4、器。例如包括移动地图，桌面控制，移动电话会议和移动多媒体，活动注释，无处不在的用户界面、增强真实性，室内环境控制，电话呼叫转移，监控和支持老人使用的系统，和博物馆导航。在高精度室内定位解决方案中，超声波定位系统已经被证明是相对简单的方案。然而由于现在已有的超声波定位系统总是采用随机处理的窄带宽超声波，迫使系统在许多方面的性能受到限制。本文介绍了以宽带超声为基础的高精度定位系统。首先，对先去的高精度定位系统...进行讨论和鉴定局限他们功能的共同因素。宽带超声波发送和接收单元合适的使用在标准室内定位系统上后的描述和特性。概述一种适合传播频谱信号的方法和评估该方案测距

5、的能力。本文也通过调查形式报告实验结果，集中定位系统和个人向导定位系统。通过分析两个系统的性能总结得出关于宽带宽超声波定位系统的一般性结论。1相关工作和目的各种各样的高精度室内定位系统传感器解决方案用于计算移动位置。在海博系统中，用户佩戴安装有横向光电感应二极管阵列传感器和安装在天花板上的红外发射装置。超带宽无线定位系统由Ubisense公司开发。利用安装在建筑中的信号接收装置来跟踪定位用户携带的超声发射装置发射的信号。TRIP系统采用计算机视觉技术来跟踪定位贴在用户或设备上的二维码标签。虽然效果好，高精度的红外和超带宽系统使用的是专用硬件所以目前用在移动场所定

6、位相对比较昂贵。计算机视觉技术使用的是商用相机潜在的降低了成本，但是它们能被运用在大面积定位吗。因此，它们的真实成本没有被评估和在运用在有许多人的大范围跟踪方面以及设备在日常环境中的运用能力尚未验证。大量的其它方面的研究影响超声波定位系统的发展。超声波传感器相对成本低，出来超声信号的要求也比以上提到的解决方中的要求低，结果表明简单的、低成本的系统才是有效的室内定位系统解决方案。1.1超声波定位系统在Bat系统中，用户佩戴小小的装置当接收到来自中央控制器的触发信号时就发送超声波脉冲。系统测出脉冲在装置和安装在天花板上的接收之间的转播时间，采用多点定位算法计算装置在

7、该网络中的三维坐标。系统得出位置信息通常精度能达到3cm，理论上更新一个集合位置的频率能达到150Hz。Cricke系统使用分布在建筑中的“路标”，每个“路标”装置向周围发送射频信号的同时发送超声波脉冲。这些装置广播似的随机发送信号目的是出现最小信号碰撞。由移动用户携带的设备称为监听器，接收射频和超声波信号以及计算其传播到信标的时间近似计算距离。系统第一次实现计算能够定位用户在一个平方米的面积内，但通过使用更大密度的“路标”装置，设计能够达到5到25cm的精度。收集来自距离25m的每一个装置出现最小射频和超声噪声信号时的样本数据，那么得到一次更新的位置数据平均需

8、要5秒。监听器可以独立定