基于电力线(Power Line)室内定位方法.pptVIP

基于电力线(Power Line)的室内定位方法 朱明 2013年5月9日 几种室内定位方法 红外线，超声波，蓝牙，RFID，UWB,WIFI，ZIGBEE，SLAM(Simulataneous Localizagion and Mapping,自适应室内定位系统，主要用在机器人定位领域)，麦克风阵列，电力线，等等 几种定位技术 一，三角测量技术 TOA,基于单程传播时间计算距离 TDOA,移动设备的发射信号到多个接收站的时间差进行定位 AOA，测量移动设备到两个基站的信号到达角度（需要架设定向天线和天线阵列） 二，RSSI测量技术 1，基于传播损耗模型 缺点：信号传播模型的建模比较复杂，因为有反射、散射、多径传播，非视距，阴影效应、等影响，导致误差较大 2，基于RSSI 指纹库 缺点：需要人工采集参考点的数据 电力线及其载波通信 室内电力线(Power Line)是非常普遍的，近年来，室内电力线定位是一种新兴的定位方法，它利用电力线的辐射信号进行定位。 电力线载波通信(PLC)是利用高压电力线(35KV)，中压电力线(10KV)，低压电力线(380/220V)作为信息传输媒介进行语音或数据传输的通信方式。该技术把高频信号加载于电流中，用电力线传输，接收信息的调制解调器把高频信号从电流中分离出来，并传到计算机或终端。目前达到的通信速率在4.5~45Mbps之间。 电力线定位的研究现状 一，2006年，Patel[1]等人提出室内电力线定位技术。基本原理是，将两个信号发生器同时作用在电力线上，同时发送音频信号，根据两个信号在不同地方产生不同的接收信号强度(RSSI)，建立RSSI 指纹数据库，利用指纹识别技术进行位置判断或估计。 二，2008年，Stunbeck等人验证了[1]，并对该系统进行了改进[2]，该系统将44个不同频率信号加到电力线上，利用接收场强进行定位 [1]S.Patel K.Truong “Powerline positioning: A pratical sub-room-level indoor location system for domestic use. Ubicomp 2006 [2]E.P.Stunbeck, S.N. Patel “Wideband Powerline Postioning for indoor Localization” Ubicomp 2008 电力线复用技术 室内电力线的基本功能是传输电流，电力线复用技术可以解决电力线发送和传输和信号的问题。这是比较成熟的技术，可以保证信号的稳定性和可靠性。因为电力线传输的是50HZ强电流，如果在上面加一个接近此频率的信号，必然会被淹没掉。所以，一般会传输较高频率的信号(可能达到几百K HZ)。 低压电力线信道特性 1）时变性，随着各种电器的接入、切出使信道特性发生变化。 2）信号衰减特性。电力线由铝或其他导体加工而成，本身阻抗很小。而电力线上并联的负载对信号衰减影响很大。 3）输入阻抗特性。输入阻抗随频率的升高而增大，随时间的变化不太明显，与网络的负载分布有较大的相关性。在设计载波通信信号发送装置时要考虑具体的网络情况，使其具有 自适应增益调整功能，消除输入阻抗变化带来的影响。 低压电力线信道模型 多径信号传播模型： j为路径号，其中1为最短路径。g为路径j的权系数（考虑路径中的反射和透射系数）第二项为衰减部分，a0,a1,k为电力线的衰减系数，dj为路径j的长度，第三项为时延部分，其中vp为信号 在电力线上的传播速度，dj/vp表示路径j的时延。 J.R. Nicholson, J.A. Malack “RF impedeane of power lines and line impedance stabilization networks in conducted interference measures” 2007 M.zimmermann “A multi-path signal propagation model for the power line channel for indoor localization 电力线上的噪声干扰 非人为噪声： 1）背景噪声，与介质的温度成正比 2）突发噪声，比如闪电，线路故障，电闸操作，等。恶劣天气会增大噪声电压。 人为噪声： 1）电器设备产生的噪声 2）调光器、整流器等电源产生的谐波噪声 3）电器开关产生的突发脉冲噪声。其特点是周期短，幅值大，白天干扰较多。这与人们活动有很大关系 信号发射单元 信号发生器产生频率为200KHZ~25MHZ的正统、方波、三角波等信号，然后该信号输入信号发射器中，最后由其产生的信号输入室内电网中。 信号接收单元 宽带天线和高频信号接收装置将室内电磁