Lokationsbestemmelse. Mikkel Baun Kjærgaard ISIS Software Katrinebjerg Department of Computer Science University of Aarhus

Transkript

1 Lokationsbestemmelse Mikkel Baun Kjærgaard ISIS Software Katrinebjerg Department of Computer Science University of Aarhus

2 Projekt Fokus på fremtiden arkitektur, applikationer og grænseflader til trådløs telefoni Delprojekt om lokalisering af DECT enheder Partner KIRK telecom Alexandra Institute/ISIS Dept. of Computer Science, Univ. of Aarhus Maj 2005 Mikkel Baun Kjærgaard 2

3 Lokationsbestemmelse Estimering af lokation / position Koordinater Zone / Område Område som har oplevet stigende interesse Mobile enheder Lokations-baserede services og applikationer Oversigt På grund af de mange forskellige anvendelser er der mange mulige teknologier Grundprincipper Teknologier Maj 2005 Mikkel Baun Kjærgaard 3

4 Kræfter Jordens magnetfelt Tyngdekraften Lydbølger Bølge af skiftende tryk Ultralyd Lyd over Hz Elektromagnetiske bølger Svingende bølger af elektriske og magnetiske felter Radiobølger Bølger som kan genereres via en antenne Infrarødtlys Mellem synligt lys og mikrobølger udsendes via dioder Lys Maj 2005 Mikkel Baun Kjærgaard 4

5 Signalstyrken Signalstøj Tid 6.6ns for 1 meter for elektromagnetiske bølger 2,9ms for 1 meter med lydbølger i luft Absolut propagations forsinkelsen mellem to enheder Relativt forskellen i propagations forsinkelsen i forhold til forskellige enheder. Vinkler Acceleration Farver / Intensitet Målinger Maj 2005 Mikkel Baun Kjærgaard 5

6 Teknologier Kommunikationsteknologier Infrarød IrDA Radiobølger GSM WIFI DECT Bluetooth Zigbee RFID Lokationsteknologier Radiobølger GPS UWB (ikke godkendt til kommunikation) Lys Kamera Laser Ultralyd Elektromagnetisk Motion Tracking Tyngdekraft Accelerometer Gyroskop Magnetisme Kompas Maj 2005 Mikkel Baun Kjærgaard 6

7 Rækkevidde Udendørs GPS Indendørs IrDA Lang GPS, GSM Kort WIFI, DECT, Bluetooth, Zigbee, RFID, IrDA, UWB Maj 2005 Mikkel Baun Kjærgaard 7

8 Grundprincipper Deterministisk model Trilateration (Multilateration) Triangulation Klassisk mekanik Probabilistisk model Baseret på at kunne beskrive sandsynligheden for at en enhed er på en given position. Nærhed Enheden er i nærheden af denne anden enhed / sender. Maj 2005 Mikkel Baun Kjærgaard 8

9 Deterministiske modeller Teknologi GPS Målinger Tid Model Trilateration GSM WIFI UWB Ultralyd Tid, Signalstyrke, Vinkler Tid, Vinkler Tid, Vinkler Tid Trilateration, Triangulation Trilateration, Triangulation Trilateration, Triangulation Trilateration Accelerometer Acceleration Klassisk mekanik Maj 2005 Mikkel Baun Kjærgaard 9

10 Sandsynlighedsbaseret Teknologi Målinger GSM Signalstyrke DECT Signalstyrke WIFI Signalstyrke / Signalstøj Zigbee Signalstyrke 1. Mål signalstyrken til alle baser i alle zoner 2. Byg en sandsynlighedsmodel fra de målte data 3. Mål signalstyrken til alle baser 4. Estimer den mest sandsynlige zone baseret på sandsynlighedsmodellen Kalibrering Lokalisering Maj 2005 Mikkel Baun Kjærgaard 10

11 Nærhed Teknologi WIFI DECT Bluetooth RFID Alarm Information RFP RFP Position Information Position Information DECT controller Position information SIO Alarm Information Application Maj 2005 Mikkel Baun Kjærgaard 11

12 Udendørs Lokationsmodeller Globalt koordinatsystem (WGS-84, UTM) Data er samlet i GIS databaser Indendørs Globalt koordinatsystem Lokalt koordinatsystem Zone opdeling Data er samlet i? Forskelligt fra system til system Maj 2005 Mikkel Baun Kjærgaard 12

13 Krav til lokationsteknologier Præcision 4 meter Nøjagtighed 95% Installation Kalibrering Infrastruktur Kost Strømforbrug Skalerbarhed Privacy Platform Maj 2005 Mikkel Baun Kjærgaard 13

14 Referencer Folder om positionsbestemmelse, Komialt Videnskabelige artikler: Sun, G., Chen, J., Guo, W., K.J., Liu, R.: Signal processing techniques in network aided positioning: A survey. IEEE Signal Processing Magazine (2005) Muthukrishnan, K., Lijding, M., Havinga, P.: Towards smart surroundings: Enabling techniques and technologies for localization. In: International Workshop on Location- and Context-Awareness. Volume LNCS (2005) Jeffrey Hightower and Gaetano Borriello. Location systems for ubiquitous computing. Computer, 34(8):57 66, August Maj 2005 Mikkel Baun Kjærgaard 14

15 Spørgsmål? Maj 2005 Mikkel Baun Kjærgaard 15