Verfahren zur Selbstkalibrierung von Lokalisationssystemen basierend auf drahtlosen Sensornetzen (PDF)

Inhaltsangabe:Einleitung:
Die Fortschritte der letzten Jahre in der Elektronik und drahtlosen Kommunikation haben die Entwicklung von Netzwerken, bestehend aus kleinen, billigen und energieeffizienten Sensorknoten ermöglicht. Ein Sensorknoten kann Eigenschaften der Umgebung, wie z.B. die Temperatur, wahrnehmen, Daten verarbeiten und mit anderen Sensorknoten kommunizieren, typischerweise über einen Funkkanal. Drahtlose Sensornetzwerke (engl. wireless sensor networks (WSN)) können Aufgaben in den verschiedensten Bereichen übernehmen, und es werden immer neue Einsatzorte gefunden. Einige Beispiele, in denen WSN eingesetzt werden:
Die Überwachung der Wasserqualität durch Proben ist arbeitsintensiv und kann deshalb nur lokal erfolgen. WSNs können große Gebiete überwachen und schneller vor Gefahren warnen.
Katastrophen-Erkennung: Waldbrände und Wasserfluten können früher erkannt und präziser lokalisiert werden, wenn gefährdete Gebiete mit WSNs überwacht werden.
Die Ortung von Waren, Fahrzeugen und Personen kann die Verwaltung von Lagern erleichtern.
Sowohl das Forschungs- als auch das kommerzielle Interesse an WSNs ist in den letzten Jahren exponentiell gestiegen. Das Magazin Technology Review bezeichnete im Jahr 2003 drahtlose Sensornetzwerke als eine von ¿10 emerging technologies that will change the world¿. Obige Beispiele machen aber deutlich, dass Sensordaten häufig erst in Verbindung mit einer Orts- und Zeitangabe zu gebrauchen sind. Die Position eines Sensorknoten kann sowohl statisch als auch mobil sein. Während mobile Knoten fortlaufend lokalisiert werden müssen, können Knoten mit statischen Positionen einmalig nach der Installation vermessen werden. Das händische Ermitteln der Positionen für alle statischen Anker ist allerdings sehr aufwendig und nur mit entsprechendem Equipment genau. Um die Dauer der Installationsphase zu verkürzen, wurden bereits mehrere Verfahren zur Selbstkalibrierung untersucht.
Capkun et al. haben in ein Verfahren vorgestellt, das auf der Messung von Distanzen zwischen den statischen Knoten basiert. Die Knoten erzeugen lokale Koordinatensysteme, aus denen anschließend ein globales Koordinatensystem für das WSN erzeugt wird. In vielen WSN, insbesondere in SNoW Bat, kann die Distanz zwischen zwei statischen Knoten ohne Anpassung der Hardware aber nicht bestimmt werden.
Für die Lokalisation von Sensorknoten in Freiluft haben Sichitiu and Ramadurai ein GPS-basiertes Verfahren vorgestellt. Statt jeden Knoten mit einem [...]