Aufrufe
vor 3 Jahren

Approximative Indoor-Lokalisierung von RFID ... - Gernot A. Fink

Approximative Indoor-Lokalisierung von RFID ... - Gernot A. Fink

14 2.2 Methoden zur

14 2.2 Methoden zur Lokalisierung Bild 2.2: Schematische Darstellung der Trilateration. Wenn der Abstand von Objekt X zu drei Referenzpunkten A, B, C bekannt ist, lässt sich der Standort berechnen. 2.2.3 Entfernungsbasierte Verfahren Bei den entfernungsbasierten Verfahren wird die Position eines Objekts durch eine Distanzmessung zu mindestens drei Referenzpunkten, deren Positionen bekannt sind, ermittelt. Diese Verfahren sind auch als Trilaterationsverfahren bekannt. Eine Voraussetzung für den Einsatz dieses Verfahrens ist, dass die Referenzpunkte nicht kollinear sind. Für eine Positionsbestimmung im dreidimensionalen Raum werden mindestens vier Referenzpunkte benötigt. Abbildung 2.2 zeigt die grundsätzliche Funktionsweise der Trilaterationsverfahren. Zur Bestimmung der Entfernung von Sender und Empfänger werden bestimmte Eigenschaften des Signals gemessen. Die bekanntesten Verfahren dazu sind • Laufzeitmessung • Laufzeitdifferenzmessung (TDOA) • Signalstärke (Received Signal Strength (RSS), Signaldämpfung) Laufzeitmessung Die Laufzeitmessung (auch Time of Arrival oder kurz TOA genannt) ist ein Verfahren zur Distanzmessung von zwei Punkten. Hierbei wird ausgenutzt, dass die Entfernung einfach über die Signalausbreitungsgeschwindigkeit und die über die Strecke gemessene Zeit berechnet werden kann. Laufzeitdifferenzmessung Die Laufzeitdifferenzmessung nutzt im Gegensatz zur Trilateration nicht die absolute Zeit zwischen Sender und Empfänger zur Entfernungsmessung, sondern die Zeitdifferenz. Dabei werden

2 Grundlagen der Lokalisierung 15 drei synchronisierte Sender mit bekannten Positionen benötigt. Wenn zwei Sender gleichzeitig jeweils ein Signal senden, kann ein Empfänger die Zeitdifferenz zwischen Empfang des Signals des jeweiligen Senders messen. Graphisch dargestellt lässt sich diese Zeitdifferenz als eine Hyperbel darstellen, auf der sich der Empfänger befinden könnte. Durch den Einsatz des dritten Senders entstehen zwei Parabeln, deren Schnittpunkt dann die gesuchte Position darstellt. Diese Methode wird auch Time Difference of Arrival (TDOA) oder Hyperbolische Trilateration genannt. Signalstärke Verfahren über die Signalstärke nutzen die Beobachtung, dass die Signalstärke eines Signals über die Distanz vom Sender zum Empfänger abnimmt [27]. Die Entfernung ist demnach eine Funktion der Signalstärke. Auf dem freien Feld und ohne Hindernisse nimmt die Signalstärke bei Funkwellen etwa quadratisch mit der Entfernung ab. In urbanen Gebieten und im Indoor- Bereich jedoch korreliert die Signalstärke nicht so eindeutig mit der tatsächlichen Entfernung, weil durch Gebäudestrukturen, Personen und Gegenstände das Signal stark verfälscht werden kann. Typische Ursachen dafür sind Reflektionen, Refraktionen, Streuungen, Beugungen und Abschattungen [33]. 2.2.4 Winkelbasierte Verfahren Winkelmessung Bei der Winkelmessung wird die Richtung ermittelt, aus der ein Signal ausgestrahlt wurde. Diese Richtungsangaben kann man dann bei der Winkelmessung verwenden. In der Funktechnik werden dazu meist Richtantennen benutzt, die mit verschiedenen Ausrichtungen aufgestellt werden. Alternativ kann man eine Richtantenne drehen lassen. Es wird dann der Winkel genommen, bei dem das Maximum der Signalstärke auftrifft [57]. Es reicht die Kenntnis der Winkel zu zwei bekannten Referenzpunkten, um die Position zu bestimmen. Abbildung 2.3 zeigt die Funktionsweise der Winkelmessung. Diese Technik, auch Angle of Arrival (AOA) oder Triangulation genannt, wird vor allem in der Luft- und Schifffahrt verwendet [58]. 2.2.5 Sensorfusion Als Sensorfusion bezeichnet man die Zusammenfassung von unterschiedlichen Sensordaten mit dem Ziel, das Ergebnis und die Interpretation von Sensordaten zu verbessern [32]. Die Zusammenführung der Sensordaten kann horizontal geschehen. Dabei werden mehrere gleichartige Sensoren verwendet.

Audiobasierte Impulslokalisierung und -erkennung ... - Gernot A. Fink
Audiobasierte Impulslokalisierung und -erkennung ... - Gernot A. Fink
Faltungsnetzwerke zur Gesichtsdetektion unter ... - Gernot A. Fink
Secure Candle - Klassifikation akustischer ... - Gernot A. Fink
Mustererkennung - Prinzipien, Methoden ... - Gernot A. Fink
Rechnerstrukturen - Gernot A. Fink - TU Dortmund
Rechnerarchitektur SS 2012 - Cluster - Gernot A. Fink - TU Dortmund
Rechnerarchitektur SS 2012 - Gernot A. Fink - TU Dortmund
DETEKTION HANDSCHRIFTLICHER TEXTE IN ... - Gernot A. Fink
Rechnerarchitektur SS 2012 - Gernot A. Fink - TU Dortmund
Rechnerarchitektur SS 2012 - Gernot A. Fink - TU Dortmund
Rechnerstrukturen - Gernot A. Fink - TU Dortmund
Skriptum zur Vorlesung “Mustererkennung” - Gernot A. Fink
Mensch und Maschine verbinden - Gernot A. Fink - TU Dortmund
Rechnerarchitektur SS 2012 - Gernot A. Fink - TU Dortmund
Human Aware Ambient Intelligence - Gernot A. Fink
Automatische Kalibrierung verteilter Mikrophonfelder - Gernot A. Fink