Введение
Глава 1. Аналитический обзор 9
1.1. Введение 9
1.2. Протокол IEEE 802.15.4 9
1.3. Радиочастотные методы локализации в БСС 11
1.3.1. Локализация с помощью силы сигнала (RSSI) 12
1.3.2. Глобальная система навигации GPS 14
1.3.3. Разница по времени прибытия 15
1.3.4. Сотовые сети GSM 16
1.3.5. ANSI 371.1 Система локализации в реальном времени RTLS (Wherenet, Inc.) 17
1.3.6. Сверхширокополосная локализация 17
1.3.7. Радиоинтерференционная система позиционирования RIPS 18
1.3.8. Метод TWTT 19
1.3.9. Сравнительный анализ методов локализации 20
1.4. Основные проблемы локализации в сенсорных сетях 22
1.4.1. Помехи 22
1.4.2. Временная синхронизация 27
1.4.3. Артефакты выборки 31
1.4.4. Особенности многолучевого распространения 36
1.5. Выводы 40
Глава 2. Исследование алгоритмов локализации элементов беспроводных сенсорных сетей 41
2.1. Постановка задачи 41
2.2. Процесс измерений и модель прохождения сигналов 43
2.3. Оценка точности процесса локализации для узлов с детерминированным местоположением 45
2.3.1. Граница Cramer-Rao для ошибок процесса локализации мобильного терминала 47
2.4. Нижние границы ошибок локализации с априорной информацией 51
2.4.1. Нижний предел Weinstein-Weiss 54
2.4.2. Расширенная версия нижнего предела Ziv-Zakai 59
2.5. Пределы для точности локализации по заданному набору информации 61
2.6. Вычисление пределов с многократными измерениями 63
2.7. Расчет расхода электроэнергии 66
2.8. Выводы 68
Глава 3. Комбинированный Метод локализации элементов БСС по уровню силы принимаемого радиосигнала и времени его двустороннего прохождения 69
3.1. Введение 69
3.2. Метод ранжирования по силе принимаемого радиосигнала RSSI71
3.2.1. Нижняя граница Cramer-Rao (CRB) для локализации по уровню силы принимаемого сигнала RSSI 73
3.2.1.1.CRB для единичного значения уровня силы сигнала RSSI 73
3.2.1.2.CRB в случае множественной выборки значений уровня силы сигнала RSSI 74
3.3. Метод ранжирования по времени двустороннего прохождения сигнала TWTT 76
3.3.1. Нижняя граница Cramer-Rao (CRB) для локализации по времени прохождения сигнала TOF 76
3.3.2. Разрешающая способность системы измерений 77
3.3.3. Синхронизация 79
3.3.3.1.Метод односторонней передачи 80
3.3.3.2.TWTT 80
3.4. Система измерения расстояний 81
3.5. Реализация системы 83
3.5.1. Аппаратная платформа для эксперимента 83
3.5.2. Формат фрейма и восстановление тактовой синхронизации 84
3.5.3. Алгоритм расчета времени прохождения сигнала 86
3.5.4. Проблемы интерференции 89
3.5.5. Границы ошибок TOF-метода 90
3.6. Адаптация комбинированного метода локализации 93
3.7. Выводы 97
Глава 4. Экспериментальная часть 98
4.1. Введение 98
4.2. Условия проведения эксперимента 99
4.2.1. Эксперимент в условиях прямой видимости узлов LoS 101
4.2.2. Эксперимент в условиях отсутствия прямой видимости узлов (NLoS) 103
4.2.3. Эксперимент в условиях закрытого помещения 104
4.3. Анализ результатов применения комбинированного метода локализации 108
4.4. Анализ энергоэффективности системы 110
4.5. Выводы 112
Заключение 113
Библиографический список: 114
