《物联网导论》课程教学资源（PPT课件）第3章 定位系统

物联网导论Introduction to Internet of Things第③章定位技术

1 Introduction to Internet of Things 定位技术 3

内容回顾前一章介绍了识别技术的基本概念和典型应用，讨论了智能卡，条形码技术和RFID技术的历史发展，工作原理和优缺点。并描述了这类技术在生产生活方方面面的应用和未来发展趋势。2

2 内容回顾 前一章 介绍了识别技术的基本概念和典型应用，讨论了智能卡，条形码技术 和RFID技术的历史发展，工作原理和优缺点。 并描述了这类技术在生产生活方方面面的应用和未来发展趋势

为什么需要定位基于位置的服务猜你喜欢地图与导航百度地图距离目的地还有2.33km搜索周边服务信息大众点评微信基于位置的社交网络Walmart正在促销！位置信息与我们的生活息息相关3

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位置信息位置信息不是单纯的“位置”因地制宜所在的地理位置提供所在地附近（空间坐标）的服务日见机行事处在该位置的时间提供时效性更佳o日（时间坐标）的服务因人而异处在该位置的对象提供个性化的定（身份信息）制服务

位置信息 4 所在的地理位置 （空间坐标） 位置信息不是单纯的“位置” 处在该位置的时间 （时间坐标） 处在该位置的对象 （身份信息） 因地制宜 提供所在地附近 的服务 见机行事 提供时效性更佳 的服务 因人而异 提供个性化的定 制服务

本章内容3.1定位方法3.2可定位性3.3室外定位系统3.4室内定位系统物联网定位技术3.5的挑战和前景5

5 本章内容 3.1 定位方法 3.2 可定位性 3.3 室外定位系统 3.4 室内定位系统 3.5 物联网定位技术 的挑战和前景

定位方法定位的关键有一个或多个已知坐标的参考点测量待定物体与已知参考点的空间关系两个步骤测量物理量根据物理量确定目标位置常见定位方法基于距离（时间）的定位（TimeofArrival,ToA）基于距离（时间）差的定位（TimeDifferenceofArrival,TDoA）基于信号特征的定位（ReceivedSignalStrength,RSS）基于到达角的定位（angleofarrival，AoA）6

定位方法 定位的关键 两个步骤 测量物理量 6 常见定位方法 根据物理量确定目标位置 基于距离（时间）的定位 （Time of Arrival, ToA） 基于距离（时间）差的定位 （Time Difference of Arrival, TDoA ） 基于信号特征的定位 （Received Signal Strength, RSS ） 基于到达角的定位 （ angle of arrival，AoA ） 有一个或多个已知坐标的参考点 测量待定物体与已知参考点的空间关系

基于距离的定位（ToA）距离测量方法TOA=Time of Arrival距离d=波速v*传播时间△tTri-angulation传播时间△t=收到时刻t-发出时刻tOBaseStation1d1()(o)d3d2问题：接收端如何得知tO？Base Station2BaseStation3

基于距离的定位（ToA） • 距离d = 波速v * 传播时间Δt • 传播时间Δt = 收到时刻t – 发出时刻t0 距离测量方法 • 接收端如何得知t0？ 7 问题

基于距离的定位（ToA）方法1：利用波速差发送端同时发送一道电磁波和声波接收端记录电磁波到达时刻t声波到达时刻t，d= yv(t, -t.)距离V,-Vs由于v远大于，上式可简化为d=v(t-t)8

基于距离的定位（ToA） 8 发送端同时发送一道电磁波和声波接收端记录 方法1：利用波速差 • 电磁波到达时刻 • 声波到达时刻 r t s t 距离 r s s r ( ) r s v v t t d v v − = − 由于 vr 远大于 vs ，上式可简化为 d v t t = − s s r ( )

基于距离的定位（ToA）方法2：测量波的往返时间超声波传感器发射：发送端于时刻t。发送波135131023303003900332022物体e·接收端收到波后，等待时间△t后返回同样的波反射波发送端记录收到回复的时间PWB爆发波距离 d=_(t-f-At)发射2接收时间9

基于距离的定位（ToA） 9 • 发送端于时刻 发送波 • 接收端收到波后，等待时间 后返回同样的波 • 发送端记录收到回复的时间 方法2：测量波的往返时间 距离 0 t t t ( 0 ) 2 v t t t d − −  =

基于距离的定位（ToA）位置计算方法：多边测量（也称多点测量）平面上定位，取三个参考点·以每个参考点为圆心，到该参考点的距离为半径画圆，目标必在圆上平面上三个圆交于一点·实际中取用超过三个参考点，用最小二乘法减少误差目标参考点1参考点3参考点210

基于距离的定位（ToA） 10 • 平面上定位，取三个参考点 • 以每个参考点为圆心，到该参考点的距离为半径画圆，目标必在圆上 • 平面上三个圆交于一点 • 实际中取用超过三个参考点，用最小二乘法减少误差 位置计算方法：多边测量（也称多点测量） 参考点1 参考点2 参考点3 目标