Präzise und skalierbare Lokalisierung in drahtlosen ad-hoc Netzwerken

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1 Präzise und skalierbare Lokalisierung in drahtlosen ad-hoc Netzwerken Bearbeitet von Tobias Gädeke 1. Auflage Taschenbuch. 232 S. Paperback ISBN Format (B x L): 17 x 24 cm Gewicht: 447 g Weitere Fachgebiete > EDV, Informatik > Computerkommunikation, Computervernetzung > Mobilfunk- und Drahtlosnetzwerke & Anwendungen Zu Leseprobe schnell und portofrei erhältlich bei Die Online-Fachbuchhandlung beck-shop.de ist spezialisiert auf Fachbücher, insbesondere Recht, Steuern und Wirtschaft. Im Sortiment finden Sie alle Medien (Bücher, Zeitschriften, CDs, ebooks, etc.) aller Verlage. Ergänzt wird das Programm durch Services wie Neuerscheinungsdienst oder Zusammenstellungen von Büchern zu Sonderpreisen. Der Shop führt mehr als 8 Millionen Produkte.

2 1 Einführung Motivation und Umfeld Lösungsansatz und eigener Beitrag Lösungsansatz Eigener Beitrag Aufbau der Arbeit Grundlagen Systemtheoretische Grundlagen Zustandsraummodellierung Stochastische Zustandsschätzung Drahtlose Sensornetzwerke Aufbau und Definition Selbstorganisation Hardware Betriebssysteme Zeitsynchronisation Kommunikationsprotokolle Simulation Lokalisierung und Sensorik Koordinatensysteme Lagedarstellung Inertialsensorik Lokalisierung Satellitengestützte Navigation Stand von Forschung und Technik Distanzmessverfahren in drahtlosen Netzen Signalstärke Laufzeit und Laufzeitdifferenzen Signaleinfallswinkel Lokalisierungsverfahren vii

3 3.2.1 Stochastische Modelle und Filter Graphenbasierte Ansätze Datenbankbasierte Ansätze Weitere Ansätze Inertialnavigation Lageschätzung und allgemeine Inertialnavigation Fußgängerinertialnavigation Fusionsansätze Hybride Positions-/Inertialsysteme Ansätze zur hybriden Signalstärke-/Laufzeitfusion System- und Lokalisierungskonzept Ansatz und Vorgehensweise Anforderungsanalyse und Definition der Randbedingungen Methodische Vorgehensweise Einordnung der Arbeit Gesamtsystemkonzept Überblick Drahtloses Sensornetzwerk Integration von Laufzeitmessungen Inertialmesssysteme Zentrale Datenhaltung und verteilte Mobilgeräte Simulative Evaluation Lokalisierungssystem Sensornetzwerk Hard- und Softwareplattformen ITIV LocNode Sensornetzwerk IEEE a UWB Sensorknoten Time Domain PulsON 410 UWB System WASP Lokalisierungssystem Inertialsensoren ITIV Bluetooth IMU InvenSense MotionFit SDK Visualisierung und Netzwerkkoordination Modellbasierte Netzwerkkoordination Mobile Lokalisierung und Navigation Signalstärke- und Laufzeitdistanzmessung Signalstärkedistanzmessung mit Time Domain UWB Plattform Signalstärkedistanzmessung mit DecaWave UWB Plattform Laufzeitdistanzmessung mit IEEE Hardware Signalstärke-Distanz Simulationsmodelle Signalstärke-Distanz Schätzmodelle viii

4 5.4.6 Laufzeit-Distanz Simulationsmodelle Laufzeit-Distanz Schätzmodelle Inertialnavigation Schrittbasierte Fußgängerkoppelnavigation Strapdown-Navigationsansätze für Personen und Geräte Messdatenfusion Systemmodellierung Error State Kalman Filter Messmodell und Sensoreingänge Verbindungsselektion Systemcharakterisierung Distanzmessungen Signalstärke-Distanz Messung mit ITIV Sensornetzwerk Signalstärke-Distanz Messung in schwierigen Umgebungen Laufzeitdistanzmessungen mit ITIV Sensornetzwerk Distanzmessungen mit Time Domain UWB System Distanzmessungen mit DecaWave UWB-System Distanzmessungen mit WASP System Übersicht Messfehlercharakterisierung Schrittbasierte Inertialnavigation Experimentelle Evaluation Performanz- und Fehleranalyse Fußbasierte Strapdownnavigation Performanz der Ultra-Low-Cost Sensorik Lokalisierungsgenauigkeit Echtzeitperformanz auf Mobilgerät Hybride Lokalisierung Hybride Signalstärke-Inertialdatenfusion Schrittbasierte hybride Personenlokalisierung Fußbasierte hybride Personenlokalisierung Hybride Laufzeit-Inertialdatenfusion Hybride Gerätelokalisierung Überbrückung bei nichtverfügbarem Netzwerk Inertialdatenfusion zur Skalierbarkeitssteigerung Fusion von Signalstärken und Laufzeitmessungen Hybride Lokalisierung einer Person Hybride Lokalisierung mehrerer Personen Hybride Gerätelokalisierung mit IEEE a System Hybride Lokalisierung in mehreren Gebäuden Fehleranalyse in Abhängigkeit der Knotenanzahl ix

5 8 Bewertung und Diskussion Bewertung der Ergebnisse Diskussion der Ansätze und Ergebnisse Zusammenfassung Ausblick Verzeichnisse 175 Abbildungsverzeichnis Bildquellenverzeichnis Tabellenverzeichnis Abkürzungsverzeichnis Literatur- und Quellennachweise 187 Betreute studentische Arbeiten 203 Eigene Veröentlichungen 209 x

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