03 第3章 物联网感知与数据采集推荐.pptVIP

* 石家庄经济学院信息工程学院 * GPS与位置计算 1. GPS全球定位系统 定位原理 * 石家庄经济学院信息工程学院 * GPS与位置计算 1. GPS全球定位系统 应用： GPS定位适用于无遮挡的室外环境，用户节点能耗高、体积大，成本也比较高，这使得GPS定位系统适用于低成本、自组织网络时的困难比较大。 * 石家庄经济学院信息工程学院 * GPS与位置计算 2.节点位置的计算 带有GPS设备的节点虽然能提供节点自身位置信息，但成本较高，所以，通常情况下系统中并不是所有的节点都带有GPS设备，这就存在普通节点的定位问题。 我们把系统中的节点分为信标节点和未知节点。 信标节点是指那些通过携带上述GPS定位设备等手段可以获得自身精确位置的节点，但信标节点在系统中所占的比例很小。 除信标节点外，其他都是未知节点，未知节点将信标节点作为定位的参考点，它们通过信标节点的位置信息来确定自身位置。 * 石家庄经济学院信息工程学院 * GPS与位置计算 2.节点位置的计算 * 石家庄经济学院信息工程学院 * GPS与位置计算 2.节点位置的计算（方法） (1) 三边测量法 * 石家庄经济学院信息工程学院 * GPS与位置计算 2.节点位置的计算（方法） (2) 三角测量法 * 石家庄经济学院信息工程学院 * GPS与位置计算 2.节点位置的计算（方法） (2) 三角测量法 过D点作圆O1的切线q1q2 * 石家庄经济学院信息工程学院 * GPS与位置计算 2.节点位置的计算（方法） (3) 极大似然估计法 * 石家庄经济学院信息工程学院 * GPS与位置计算 2.节点位置的计算（方法） (3) 极大似然估计法 矩阵相乘的形式：AX=b * 石家庄经济学院信息工程学院 * GPS与位置计算 2.节点位置的计算（方法） (3) 极大似然估计法 得到节点D的近似坐标： * 石家庄经济学院信息工程学院 * GPS与位置计算 根据定位过程中是否测量实际节点之间的距离，定位算法可分为： 基于距离的(range-based)定位算法 距离无关的(range-free)定位算法 前者是利用测量得到的距离或角度信息来进行位置计算，而后者一般是利用节点的连通性和多跳路由信息交换等方式来估计节点间的距离或角度，并完成位置估计。 * 石家庄经济学院信息工程学院 * 基于距离的节点定位 基于距离的定位机制是通过测量相邻节点之间的实际距离或方位进行定位，具体过程通常分为如下三个阶段： 第一阶段是测距阶段，未知节点首先测量获得到邻居节点的距离或角度，然后，进一步计算到邻近信标节点的距离或方位。 第二阶段是定位阶段，未知节点在计算出到达三个或三个以上信标节点的距离或角度后，利用三边测量法、三角测量法或极大似然估计法计算出未知节点的坐标。 第三阶段是修正阶段，对求得的节点的坐标进行求精，提高定位精确度、减少误差。 具体算法： 1.加州大学洛杉矶分校的Andreas Savvides等人：AHLos算法 2.美国罗格斯大学的Niculescu等人：基于AOA的APS算法 * 石家庄经济学院信息工程学院 * 距离无关的节点定位 虽然基于距离的定位能够实现精确定位，但对节点的硬件要求往往很高。出于硬件成本、能耗等因素的考虑，人们提出了距离无关的定位技术。距离无关的定位技术就是无需测量节点间的绝对距离或方位的定位技术，降低了对节点硬件的要求，但定位误差有所增加。 目前，有一类距离无关的定位方法，它通过已经完成定位的邻居节点或信标节点确定包含未知节点的区域，然后把这个区域的质心作为未知节点的坐标，而质心算法正是运用这种思想来完成定位的 。 南加州大学Bulusu等人提出的质心算法(centroid algorithm)是一种典型的距离无关的定位算法，在自由室外环境中，利用未知节点与信标节点之间的连通性实现节点定位。 * 石家庄经济学院信息工程学院 * 第三讲内容安排 感知节点与传感芯片 几类典型感知节点 节点组织结构 网关节点 传感器与传感板 RFID读写系统 RFID标签 RFID读写器 节点定位 GPS与位置计算 基于距离的节点定位 距离无关的节点定位 数据采集与A/D转换 数据采集模块组成 A/D转换原理 * 石家庄经济学院信息工程学院 * 数据采集与A/D转换 物联网后台处理的许多数据都来自前端感知模块采集到的数据，本节介绍物联网前端数据采集模块的组成和A/D转换的工作原理。 * 石家庄经济学院信息工程学院 * 数据采集模块组成 在物联网应用中，前端被控实体的信号可以是电量（如电流、电压），也可以是非电量（如加速度、温/湿度、磁力、水流量等），这些量在时