基于距离相关的定位算法的评价_基于距离的定位算法有哪些

文章导读:

• 1、目前行业内有哪些比较高精度的室内定位算法和实现
• 2、基于测距技术的定位算法有哪些？各有什么特点
• 3、定位技术的评价标准
• 4、室内定位技术都有哪些？都有什么优缺点？

目前行业内有哪些比较高精度的室内定位算法和实现

目前室内定位常用的较高精度的定位方法，从原理上主要分为七种：邻近探测法、质心定位法、多边定位法、三角定位法、极点法、指纹定位法和航位推算法。

一、邻近探测法

通过一些有范围限制的物理信号的接收，从而判断移动设备是否出现在某一个发射点附近。该方法虽然只能提供大概的定位信息，但其布设成本低、易于搭建，适合于一些对定位精度要求不高的应用，例如自动识别系统用于公司的员工签到。

二、质心定位法

根据移动设备可接收信号范围内所有已知的信标（beacon）位置，计算其质心坐标作为移动设备的坐标。该方法易于理解，计算量小，定位精度取决于信标的布设密度。

三、多边定位法

通过测量待测目标到已知参考点之间的距离，从而确定待测目标的位置。精度高、应用广。

四、三角定位法

基于无线信号的三角测量定位算法是室内定位算法中非常常见的一种，三角测量定位算法类似GPS卫星定位。实际定位过程中使用的是RSSI信号值衰减模型。原理是在无线信号强度在空间中传播随着距离衰减，而无线信号强度（RSSI值）对于定位标签上的接收器来说是可测的，那么依据测试到的信号强度，再根据信号衰减模型就可以反推出距离了。获取待测目标相对2个已知参考点的角度后结合两参考点间的距离信息可以确定唯一的三角形，即可确定待测目标的位置。基于三角测量定位算法的定位方案是被动式蓝牙定位方案和主被动一体式蓝牙定位方案。

五、极点法

通过测量相对某一已知参考点的距离和角度从而确定待测点的位置。该方法仅需已知一个参考点的位置坐标，因此使用非常方便，已经在大地测量中得到广泛应用。

六、指纹定位法

在定位空间中建立指纹数据库，通过将实际信息与数据库中的参数进行对比来实现定位。指纹定位的优势是几乎不需要参考测量点，定位精度相对较高；但缺点是前期离线建立指纹库的工作量巨大，同时很难自适应于环境变化较大的场景。

七、航位推算法

是在已知上一位置的基础上，通过计算或已知的运动速度和时间计算得到当前的位置。数据稳定，无依赖，但该方法存在累积误差，定位精度随着时间增加而恶化。

基于测距技术的定位算法有哪些？各有什么特点

一. 激光测距机的优点

非常适合打高尔夫球使用

激光测距机，为了让高尔夫球员快速准确的操作测距仪，大大简化了测距仪的功能。所以激光测距机只有一种旗杆模式。运动员在使用时，无需选择，立即操作，就能测量出目标。

并且由于专门针对高尔夫球运动设计，激光测距机进行了专门的调校，所以在测量旗杆时，测量最远距离会超过所有的非高尔夫球专用测距仪。当然这种调校也为带来另外的弊端。

二. 激光测距机的缺点

由于激光测距机专门针对高尔夫设计，功能简化非常厉害。相对普通工作用的测距仪，比如博士能最为知名的这款测距仪，激光测距机少了太多的功能，包括最为有用的前景优先，背景优先，以及多种环境选择。

正是这样，激光测距机非常适合高尔夫球运动使用，但是不太适合普通工作使用。其内置的仅仅一种旗杆测量模式，相对博士能Z6来说，在测量非旗杆类的物体时，就不如激光测距机测量精确，测量距离也会大达。

定位技术的评价标准

无线传感器网络定位性能的评价标准主要分为7 种， 下面分别进行介绍。

1） 定位精度。定位技术首要的评价指标就是定位精确度， 其又分为绝对精度和相对精度。绝对精度是测量的坐标与真实坐标的偏差， 一般用长度计量单位表示。相对误差一般用误差值与节点无线射程的比例表示， 定位误差越小定位精确度越高。

2） 规模。不同的定位系统或算法也许可以在一栋楼房、一层建筑物或仅仅是一个房间内实现定位。

另外， 给定一定数量的基础设施或一段时间， 一种技术可以定位多少目标也是一个重要的评价指标。

3） 锚节点密度。锚节点定位通常依赖人工部署或使用GPS 实现。人工部署锚节点的方式不仅受网络部署环境的限制， 还严重制约了网络和应用的可扩展性。而使用GPS 定位， 锚节点的费用会比普通节点高两个数量级， 这意味着即使仅有10%的节点是锚节点， 整个网络的价格也将增加10 倍， 另外， 定位精度随锚节点密度的增加而提高的范围有限， 当到达一定程度后不会再提高。因此， 锚节点密度也是评价定位系统和算法性能的重要指标之一。

4） 节点密度。节点密度通常以网络的平均连通度来表示， 许多定位算法的精度受节点密度的影响。

在无线传感器网络中， 节点密度增大不仅意味着网络部署费用的增加， 而且会因为节点间的通信冲突问题带来有限带宽的阻塞。

5） 容错性和自适应性。定位系统和算法都需要比较理想的无线通信环境和可靠的网络节点设备。

而真实环境往往比较复杂， 且会出现节点失效或节点硬件受精度限制而造成距离或角度测量误差过大等问题， 此时， 物理地维护或替换节点或使用其他高精度的测量手段常常是困难或不可行的。因此， 定位系统和算法必须有很强的容错性和自适应性， 能够通过自动调整或重构纠正错误， 对无线传感器网络进行故障管理， 减小各种误差的影响。

6） 功耗。功耗是对无线传感器网络的设计和实现影响最大的因素之一。由于传感器节点的电池能量有限， 因此在保证定位精确度的前提下， 与功耗密切相关的定位所需的计算量、通信开销、存储开销、时间复杂性是一组关键性指标。

7） 代价。定位系统或算法的代价可从不同的方面来评价。时间代价包括一个系统的安装时间、配置时间、定位所需时间； 空间代价包括一个定位系统或算法所需的基础设施和网络节点的数量、硬件尺寸等； 资金代价则包括实现一种定位系统或算法的基础设施、节点设备的总费用。

上述7 个性能指标不仅是评价无线传感器网络自身定位系统和算法的标准， 也是其设计和实现的优化目标。为了实现这些目标的优化， 有大量的研究工作需要完成。同时， 这些性能指标相互关联， 必须根据应用的具体需求做出权衡以设计合适的定位技术。

室内定位技术都有哪些？都有什么优缺点？

超声波技术

超声波定位目前大多数采用反射式测距法。系统由一个主测距器和若干个电子标签组成，主测距器可放置于移动机器人本体上，各个电子标签放置于室内空间的固定位置。定位过程如下：先由上位机发送同频率的信号给各个电子标签，电子标签接收到后又反射传输给主测距器，从而可以确定各个电子标签到主测距器之间的距离，并得到定位坐标。

红外线技术

红外线是一种波长间于无线电波和可见光波之间的电磁波。典型的红外线室内定位系统Active badges使待测物体附上一个电子标识，该标识通过红外发射机向室内固定放置的红外接收机周期发送该待测物唯一ID，接收机再通过有线网络将数据传输给数据库。这个定位技术功耗较大且常常会受到室内墙体或物体的阻隔，实用性较低。

超宽带技术

超宽带技术是近年来新兴的一项无线技术，目前，包括美国，日本，加拿大等在内的国家都在研究这项技术，在无线室内定位领域具有良好的前景。UWB技术是一种传输速率高（最高可达1000Mbps以上），发射功率较低，穿透能力较强并且是基于极窄脉冲的无线技术，无载波。正是这些优点，使它在室内定位领域得到了较为精确的结果。

射频识别技术

射频定位技术实现起来非常方便， 而且系统受环境的干扰较小，电子标签信息可以编辑改写比较灵活。