定位時間同步數據融合內容提要1.WSN定位概述

1.WSN定位概述-什么是定位？定位就是確定位置。定位的兩種意義：一種是確定自己在系統中的位置；一種是系統確定目標在系統中的位置。位置信息的類型：物理位置指目標在特定坐標系下的位置數值，表示目標的相對或者絕對位置。符號位置指在目標與一個信標或者多個信標臨近程度的信息，表示目標與基站之間的連通關系，提供目標大致的所在范圍。也稱“歸屬定位〞WSN定位機制的重要性定位機制是WSN的根本機制沒有位置信息的檢測消息是沒有意義的；應用：戰場偵察、目標跟蹤、入侵檢測、災難預報等節點定位是定位機制的根底隨機部署的網絡，需要首先確定傳感器節點位置；只有節點定位以后，才能確定節點檢測事件的位置；定位的其他用途報告事件發生的地點目標跟蹤和定位協助路由/網絡管理物品/財產/醫療設備/固定資產的定位與跟蹤61.WSN定位概述-定位的應用領域導航：了解移動物體在坐標系中的位置，指導移動物體成功到達目的地的工作跟蹤：系統實時地了解物體所處位置和移動的軌跡網絡路由：優化的路由可以提高系統性能、平安性，節省珍貴的電能基于位置的效勞〔LBS,LocationBasedService〕：新的增值效勞、應用廣泛最重要的指標，指定位系統提供的位置信息的精度。絕對精度指以長度為單位度量的精度。相對精度，通常以節點之間距離的百分比來定義。覆蓋范圍是另一個重要指標，它和定位精度是一對矛盾。精度覆蓋范圍超聲波分米級十多米Wi-Fi和藍牙3米100米GSM系統100米公里級代價定位系統或算法的代價包括時間代價、空間代價和本錢代價等方面。時間代價主要考慮一個定位系統或算法的安裝、配置或定位時間等因素；空間代價主要考慮一個定位系統或算法所需的根底設施、網絡節點數量或系統硬件尺寸等因素；本錢代價那么主要考慮實現一種定位系統或算法的根底設施和節點設備的總費用。刷新速度是提供位置信息的頻率。 比方GPS每秒鐘刷新1次影響定位效勞的實時性和精度WSN相關的指標功耗，WSN是功耗受限制的帶寬，協議棧開銷+數據的有效載荷節點密度，節點密度要求越高，單次定位的通信開銷越大，消耗的電能越多。91.WSN定位概述-定位系統的設計要點兩個主要因素：定位機制的物理特性〔如：時間同步、傳播特性〕相應的算法其他設計要求：節點密度擴展性魯棒性的要求1.WSN定位概述-定位效勞的標準化11現有的定位系統？？GPS：精度高、實時性好、抗干擾能力強；無遮擋的室外環境、固定的根底設施、本錢比較高定位算法的特點自組織性：傳感器節點通常價格低廉，難以大量配備GPS接收機等定位裝置，需要基于無線網絡的自組織協同定位；健壯性：節點測量數據常常有誤差，定位算法需具有良好的容錯性；能量高效：算法計算復雜度要小、通信開銷要低，以利延長網絡的生命周期；分布計算：每個節點獨立計算自身的位置，不依賴全局信息來集中式計算。信標節點(anchor)和未知節點鄰居節點跳數、跳段距離(Per-hopdistance)根底設施到達時間、到達時間差接收信號強度指示(RSSI)到達角度視線關系(LOS)、非視線關系(NLOS)14三邊測量算法〔Trilateration〕A、B、C三個節點的坐標，以及它們到節點D的距離，確定節點D的坐標為；三角測量算法〔Triangulation〕A、B、C三個節點的坐標，節點M相對于節點A、B、C的角度，確定節點M的坐標；首先求解O1以及O2、O3坐標，然后轉換為三邊測量法16

AO1C的角度r1:基于A、M、C三點的外接圓的半徑O1:基于A、M、C三點的外接圓的圓心極大似然估計法1、2、3等n個節點的坐標，及它們到節點D到距離，確定節點D的坐標；最小均方差估計算法；定位算法的分類根據定位過程中是否需要測量實際節點間的距離，把定位算法分為：基于測距的〔range-based〕定位利用測量節點間實際距離或方位計算未知節點位置；測距無關的〔range-free〕定位利用節點間的估計距離計算未知節點位置；利用特征進行位置關聯不需要直接測量節點間距離定位算法的分類(2)根據定位過程中節點定位先后次序的不同，把定位算法分為：遞增式的〔Incremental〕定位信標節點附近的節點首先開始定位，依次向外延伸，各節點逐次進行定位；累計和傳播測量誤差并發式的〔Concurrent〕定位所有的節點同時進行位置計算；定位算法的分類(3)根據定位過程中是否使用信標節點的位置信息，把定位算法分為：基于信標節點〔beacon-based〕定位以信標節點作為定位中的參考點，其他各節點定位后產生整體絕對坐標系統；無信標節點的(beacon-free)定位各節點先以自身作為參考點，將鄰近節點納入自己定義的坐標系中，相鄰的坐標系統依次轉換合并，最后產生整體相對坐標系統；內容提要21基于距離的定位機制根本思想〔range-based〕通過測量節點(即：待定位節點)與信標節點間的實際距離或方位進行定位。三個階段測距階段：未知節點首先測量到鄰居節點的距離或角度，然后進一步計算到鄰近信標節點的距離或方位；定位階段：未知節點在計算出到達三個或三個以上信標節點的距離或角度后，利用三邊測量法、三角測量法或極大似然估計法計算未知節點的坐標；修正階段：對求得的節點坐標進行求精，提高定位精度，減少誤差；三邊定位和多邊定位信號強度〔RSS〕信號傳播時間/時間差〔ToA/TDoA/ToF〕接收信號角度定位(AoA)23RSS:RadioSignalStrength;TOA:TimeOFArrivalAOA:AngleofArrivalTDOA:TimeDifferenceofArrivalTOF:TimeofFlightPDOA:PhaseDifferenceofArrival信號強度〔RSS〕通過信號在傳播中的衰減來估計節點之間的距離根據信道模型求解距離：PL(d)為接收信號強度、PL(d0)為參考距離d0處的信號強度信道的時變特性：信道由于受到多徑衰減〔Multi-pathFading〕非視距阻擋〔Non-of-SightBlockage〕的影響PL(d0)….單位距離地點測得的接收信號強度…如，距離發送節點1米處的接收信號強度〔dBm)多邊定位Multilateration屢次測量方程的個數大于變量的個數估計方法：最小二乘〔LS，LeastSquare〕極大似然〔MLE,MaximumLikelihoodEstimation〕最小均方差〔MMSE,MinimumMeanSquareError〕屢次測量方程的個數等于變量的個數需要考慮無解的情況，求最優近似解26信號傳播時間/時間差〔TOA/TDOA/TOF〕ToATDoAToFVUS…超聲速率，近似為340m/s(和氣溫有關);VRF…光速;ToA方式，要求收發節點雙方嚴格同步！ToF:timeofflight基于TOA定位機制〔1〕根本思想信號的傳播速度，根據信號的傳播時間來計算節點間的距離，然后利用三邊或極大似然估計法等計算出節點的位置；評價精度高；要求節點間具備精確的時間同步；如播送無線電授時對傳感器節點的硬件和功耗較高的要求；基于TOA定位機制〔2〕思想：偽噪聲序列信號作為聲波信號；組成：揚聲器模塊、麥克風模塊、無線電模塊和CPU模塊；過程：發送節點的揚聲器模塊在發送偽噪聲序列信號的同時，無線電模塊通過無線電同步消息通知接收節點偽噪聲序列信號發送的時間，接收節點的麥克風模塊在檢測到偽噪聲序列信號后，根據傳播時間和速度計算發送節點和接收節點之間的距離；利用三邊測量算法或極大似然估計算法計算出自身位置；29基于TDOA的定位〔1〕原理發射節點同時發射兩種不同傳播速度的無線信號，接收節點根據兩種信號到達的時間差以及這兩種信號的傳播速度，計算兩個節點之間的距離，再通過已有根本的定位算法計算出節點的位置；利用角度關系定位兩點和其夾角確定一點三點和三個夾角確定一點(x1,y1)、(x2,y2)分別為A1、A2的坐標(x1,y1)、(x2,y2)、(x3,y3)分別為A1、A2、A3的坐標

基于AOA的定位〔1〕根本思想接收節點通過天線陣列或多個超聲波接收機感知發射節點信號的到達方向，計算接收節點和發射節點之間的相對方位或角度，再通過三角測量法計算出節點的位置；32AOA：AngleofArrivalCPU讀取不同陣列信號的延遲差會對定位精度有影響內容提要33質心算法DV-Hop算法基于指紋的定位方法視覺定位可見光定位。。。質心算法〔1〕多邊形的幾何中心，稱為質心，多邊形頂點坐標的平均值就是質心節點的坐標。質心定位算法首先確定包含未知節點的區域，計算這個區域的質心，并將其作為未知節點的位置質心算法〔2〕根本過程信標節點周期性向鄰近節點播送信標分組，信標分組中包含信標節點的標識號和位置信息；當未知節點接收到來自不同信標節點的信標分組數量超過某一個門限k或接收一定時間后，就確定自身位置為這些信標節點所組成的多邊形的質心。評價簡單：基于網絡連通性，無信標節點和未知節點協調；假設節點都擁有理想的球型無線信號傳播模型，而非實際上無線信號的傳播模型；位置估計精確度和信標節點的密度和分布有很大關系。上圖中，假定每個節點傳輸半徑都是R，天線各向同性；目標節點收到四個綠色節點的信號，那么其位置在紅色區域內，但具體位置無法確定，用質心法，可以得到一個較好的估計值，但也可能估計歪了——比方左邊信標節點較多，右邊較少的話…距離向量-跳段定位算法DistanceVector－Hop，類似于傳統網絡中的距離向量路由機制根本思想首先：計算未知節點與信標節點之間的最小跳數；然后：估算每跳的平均距離，利用最小跳數乘以平均每跳距離，得到未知節點與信標節點之間的估計距離，最后：利用三邊測量法或極大似然估計法計算未知節點的坐標37DV-Hop算法的定位過程計算未知節點與每個信標節點的最小跳數信標節點向鄰居節點播送自身位置信息的分組，其中包括跳數字段，初始化為0；接收節點記錄“到每個信標節點的最小跳數距離〞，忽略掉來自同一個信標節點的較大跳數的分組。然后將跳數值加1，并繼續轉發給鄰居節點；網絡中所有節點能夠記錄下距離每個信標節點的最小跳數距離DV-Hop算法的定位過程計算未知節點與信標節點的實際跳段距離每個信標節點根據記錄的其它信標節點的位置信息和相距跳數，估算平均每跳的實際距離；然后，信標節點將計算的每跳平均距離用帶有生存期字段的分組播送至網絡中，未知節點僅記錄接收到的第一個每跳平均距離，并轉發給鄰居節點；未知節點接收到平均每跳距離后，根據記錄的跳數，計算到每個信標節點的跳段距離；DV-Hop算法的定位過程利用三邊測量法或極大似然估計法計算自身位置未知節點利用第二階段中記錄的到各個信標節點的跳段距離，利用三邊測量法或極大似然估計法計算自身坐標舉例：DV-Hop算法的定位過程信標節點L2計算的每跳平均距離為(40+75)/(2+5)=16.42A從L2獲得每跳平均距離，那么節點A與三個信標節點之間的距離分別為L1：3×16.42，L2：2×16.42，L3：3×16.42；L3AL1L241基于指紋的定位將信號強度看做“特征〞預先布置N個參考節點測出N個參考節點信號的強度，得到一個N維向量〔被稱為指紋〕事先測出區域中每個位置的特征向量將目標測出的特征向量和事先測量值比對，找出位置FMGSMMagneticFieldWhat’sNext?WiFi缺點：不能應對動態變化；人工代價高；精度差

ABC44基于視覺的定位SLAM:Simultaneouslocalizationandmapping內容提要5.典型定位系統全球和區域導航系統全球導航系統地區導航系統無線傳感器網絡定位系統使用RSS方式定位的系統使用TOA/TDOA方式定位的系統混合定位系統無需測距的定位系統5.典型定位系統-全球和區域導航系統全球導航系統：全球范圍(1)GPSGPS使用24顆人造衛星在離地面約2萬公里的高空上，以12小時的周期環繞地球運行。在地面上的任意一點都可以同時觀測到4顆以上的衛星。由于衛星的位置精確可知，通過4顆衛星發出的信號，我們可得到衛星到接收機的距離。GPS精度到達5-10m，專用車載GPS導航儀已經廣泛使用于車輛導航等應用領域。5.典型定位系統-全球和區域導航系統全球導航系統：全球范圍(2)Galileo系統〔歐盟〕伽利略系統是中高度圓軌道〔MEO〕方案，該系統預期由30顆中高度圓軌道衛星和2個地面控制中心組成，其中27顆衛星為工作衛星，3顆為候補。衛星高度為24126公里，位于3個傾角為56度的軌道平面內。伽利略系統可以分發實時的米級定位精度信息，這是現有的衛星導航系統所沒有的。迄今截止，Galileo系統部署嚴重滯后，總共只發射了8顆星，可以組成網絡，初步發揮地面精確定位的功能.2021年1月，中國北斗與歐洲伽利略衛星導航系統頻率協調達一致意見5.典型定位系統-全球和區域導航系統全球導航系統：全球范圍(3)Glonass導航系統(俄羅斯〕該系統需要18顆運行衛星提供覆蓋全俄羅斯的持續的導航效勞，需要至少24顆衛星可提供全球導航效勞目前，俄GLONASS衛星導航系統擁有工作衛星28顆〔4顆備份〕，分布在3個軌道平面上。每顆衛星都在1.91萬公里高的軌道上運行，周期為11小時15分。當前，GLONASS系統處于根本運行狀態，其精度要比美國GPS系統低。俄羅斯2021年成功發射3顆Glonass衛星(2021.09.02)但另有3顆發射失敗(2021.12)；2021年7月，另有一箭三星發射失敗;2021年3月24日俄成功發射一顆“格洛納斯－Ｍ〞導航衛星。2021年2月，發射首顆格洛納斯-K導航衛星，它比第二代“格洛納斯－M〞衛星服役期限更長，可達10年，重量更輕，導航更為準確GLONASS定位的精準度，和GPS相比有一定差距，但其具有更強的抗干擾能力。46on11August2021,

SergeiIvanov

announcedaplantointroducea25%importdutyonallGPS-capabledevicesandforceallcarmanufacturersinRussiatosupportGLONASS實際上，至2021年，俄國內已有23%的飛機、87%的船只和80%的公共交通工具使用“格洛納斯〞。Since2021,GLONASSwasthesecondmostusedpositioningsystemin

mobilephones

afterGPS7December2021,thesystemwasofficiallycompleted5.典型定位系統-全球和區域導航系統全球導航系統：全球范圍(4)北斗系統〔中國〕 北斗雙星定位系統是我國自行建立起來的一種區域性定位系統〔RDSS〕。2003年5月25日，我國成功發射了第三顆“北斗一號〞導航定位衛星，作為“北斗導航定位系統〞的備份星，連同2000年10月31日和12月21日發射升空的兩顆“北斗一號〞導航定位衛星和一個地面中心站，形成了一個較為完善的“雙星導航定位系統〞。“雙星導航定位系統〞應歸于“衛星無線電定位效勞〞〔RDSS〕。北斗衛星導航與美國的GPS相比，最具特色的就是它的短信功能，每條能發送120個漢字，目前正在進行系統改建，以后短信將到達1000個漢字或更大的傳輸程度. 截止2021年底，已發射第十六顆北斗導航系統組網衛星，正式形成了覆蓋亞太地區的北斗二號系統北斗衛星導航系統自2021年12月正式宣布提供試運行效勞以來，系統運行穩定，效勞性能不斷提升。系統測試評估說明，北斗系統定位精度平面10米、高程15米，測速精度0.2米/秒，授時精度50納秒，已逐步拓展到交通運輸、氣象、漁業、林業、電信、水利、測繪等應用領域，產生出顯著的經濟、社會效益。巴基斯坦、印尼、老撾、文萊、緬甸和泰國等是近期重點開發的外國用戶預計到2021年，我國將建成由5顆地球靜止軌道和30顆地球非靜止軌道衛星組網而成的全球衛星導航系統，將為全球提供效勞全球定位市場的競爭態勢：“一家領先，三家加速跑〞，GPS雖然還占據主導，但其優勢正逐步被其他三大系統所消解。如果說GPS勝在成熟，“伽利略〞勝在精準，“格洛納斯〞勝在抗干擾能力強，那么“北斗〞的優勢那么在于開放性和互動性。5.典型定位系統-無線傳感器網絡定位系統RSS:RadioSignalStrengthABCRADAR–OnlinePhase<<x,y,z>,<A:10,B:20,C:15>><<x,y,z>,<A:12,B:19,C:15>><<x’,y’,z’>,<A:0,B:30,C:40>>…RSSIMapAttheunknownlocation,recordallRSSIvalues:<RSSIA,RSSIB,RSSIC>=<A:11,B:20,C:13>ThelocationoftheclosestfingerprintintheRSSIMapbecomesthelocationoftheuser:<x,y,z>

Closestfingerprint–UserLocation:<x,y,z>[Bahl2000]5.典型定位系統-無線傳感器網絡定位系統使用指紋方式定位的系統RADAR〔2000〕通過對特定環境下的RF信號衰落特征值進行處理實現的。數據處理處理分成2個階段：離線階段〔off-linephase〕和在線階段〔on-linephase〕。離線階段訓練不同參考位置所對應〔試驗環境下的〕3個基站的信號強度信息，生成信號指紋〔每個指紋對應一個信號向量，也對應一個參考位置〕信息。在線階段隨時采集3個基站的信號信息，生成未知位置的信號強度向量，與各個指紋相比對，進行歸屬定位。影響：有人、無人，對信號影響很大5.典型定位系統-無線傳感器網絡定位系統使用指紋方式定位的系統SpotON〔1999〕SpotOn標簽的硬件由DragonballEZ處理器、在916.5MHz的TR1000射頻收發器和10-bitA/D轉換器構成。該系統基于射頻接收信號強度〔RSS〕分析的三維位置感知方法，實現小范圍內的定位。505.典型定位系統-無線傳感器網絡定位系統使用TOA/TDOA方式定位的系統BatSystem〔1999〕Cricket〔2000〕5.典型定位系統-無線傳感器網絡定位系統使用TOA/TDOA方式定位的系統BatSystem〔1999〕Cricket〔2000〕MIT提出了一種融合TDOA和信號到達相位差的硬件解決方案——CricketCompass，其原型系統可在40角內以5的誤差確定接收信號方向。Cricket系統是麻省理工學院的Oxygen工程的一局部，用來確定移動或靜止節點在大樓內的具體所在房間位置。該定位系統利用射頻信號與超聲波信號到達時間間隔和各自的傳播速度，計算出未知位置節點到位置節點的距離。525.典型定位系統-無線傳感器網絡定位系統混合定位系統CalamariAHLoS〔AdHocLocalizationSystem〕〔2001〕5.典型定位系統-無線傳感器網絡定位系統混合定位系統CalamariCalamar采用超聲波傳播時間〔TOA〕和接收電信號強度〔RSS〕方式定位。使用超聲波的測距，將49個節點部署在144平方米的范圍。定位中等誤差0.53m。使用RSS，系統分別在半個足球場，定位中等誤差4.1m。5.典型定位系統-無線傳感器網絡定位系統混合定位系統AHLoS〔AdHocLocalizationSystem〕〔2001〕AHLoS使用RSS進行接近情況探測，同時使用RF和超聲波的收發時間進行TDOA測量。AHLoS系統中使用3種多邊定位算法：原子式〔atommultilateration〕、協作式〔collaborativemultilateration〕和迭代式〔iterativemultilateration〕。原子式多邊定位就是普通的最大似然估計定位。55原子式協作式迭代式5.典型定位系統-無線傳感器網絡定位系統無需測距的定位系統——〔歸屬定位類〕ActiveBadge〔1992〕 每一個目標上安裝一個badge。每個badge周期地每15秒鐘，紅外線發送大約持續0.1秒的唯一ID號。位置的參考節點收到這些信號，傳送到網絡。系統知道當前某個badge在哪一個cell附近。ActiveBadge系統的缺點是部署大規模網絡(即：大量參考節點)困難，同時，紅外線容易受到光線的干擾，尤其是在戶外。因此，ActiveBadge是一個室內的基于小區〔cell-based〕的定位系統….即參考節點相互較遠，其覆蓋范圍沒有交集——意圖：只定位到關鍵位置。思科和SITA公司合作，在麥哥本哈根國際機場建立了一套室內定位系統，該系統包含600個AP接入點，可通過Wi-Fi信號分析客戶行為，實現基于信號強度的歸屬定位。誤差在10英尺(約合3米)以內。主要作用：防止飛機延誤：飛機的延誤原因之一是乘客傳完登機牌后沒有按時登機，該系統可以根據乘客和特定登機口的距離提前提醒乘客登機，取代傳統的播送提醒改為定向針對個人的提醒。提供機場的客流量和關鍵性能指標的實時信息，如平均排隊時間。為使用iPhone的乘客更有效地在航站樓中導航，提供地圖和機場效勞信息。IndoorAtlas室內定位Google已經在android4.0上集成室內定位API，通過networkprovider接口設置可以從GPS切換為wifi指紋定位。定位原理為基于wifi的指紋定位，以mac地址為唯一標識，通過眾包(crowdsensing)方式〔用戶上傳指紋信息〕采建立指紋庫。定位精度和參考點粒度有關。Nokia聯盟64百度時間同步的必要性晶體振蕩器的頻率本身存在偏差，同時又容易受到濕度、電磁波干擾等影響每個節點的時間并非同步的時間同步相互協作的完成感知任務、網絡管理任務集中式系統與分布式系統集中式：事件間有著明確的時間先后關系，不存在同步問題分布式：同步是必需的，只是對同步的要求程度不同無線傳感器網絡時間同步典型的分布式系統是無線傳感器網絡應用的根底多傳感器數據壓縮與融合低功耗MAC協議、路由協議網絡管理〔例如覆蓋率等〕的要求測距、定位〔位置相關報務，LBS〕分布式系統的傳統要求......WSN時間同步機制的主要性能參數最大誤差：一組傳感器節點之間的最大時間差或相對外部標準時間的最大差值。同步期限：節點保持時間同步的時間長度。同步范圍：節點保持時間同步的區域范圍。可用性：范圍覆蓋的完整性。效率：到達同步精度所經歷的時間以及消耗的能量。代價和體積：需要考慮節點的價格和體積。排序、相對同步與絕對同步

邏輯時間同步絕對時間同步外同步與內同步參考源不同局部同步與全網同步同步對象的范圍不同傳統與挑戰傳統同步方法NTP：網絡時間協議GPS：全球定位系統傳感器網絡的挑戰NTP〔NetworkTimeProtocol〕體系結構〔網絡〕NTP〔NetworkTimeProtocol〕體系結構〔單機〕NTP〔NetworkTimeProtocol〕NTP不適合WSNWSN體積、計算能力和存儲空間存在限制，而NTP要頻繁的進行信息交換傳輸方式不同：不可靠無線而非有線拓撲動態性較強WSN可能只有少數節點有GPS等時間模塊WSN的目標是局部最優而非全局最優GPS〔GlobalPositionSystem〕從根本上解決了人類在地球上的導航與定位問題。每顆衛星上配備有高精度的銣、銫原子鐘，并不斷發射其時間信息地面接收裝置同時接收4顆衛星的時間信息，采用偽距測量定位方法可計算出時間和位置信息缺點〔室內、功耗、本錢等〕傳感器網絡的挑戰室內、礦井、森林，有遮擋低功耗、低本錢和小體積傳輸延遲的不確定性可擴展性、移動性健壯性、平安性網絡規模大、多點協作挑戰--傳輸延遲的不確定性SendtimeAccesstimeTransmissiontimeReceptiontimeReceivetimePropagationtimeSenderReceiver發送時間：發送節點構造和發送時間同步消息所用時間。e.g.,系統調用時間；內核調度時間；消息從主機發送到網絡接口時間。訪問時間：發送節點等待訪問網絡傳輸信道的時間。最不確定傳播延遲：發送節點傳輸到接收節點所經歷的時間。接收時間：從接收節點的網絡接口接收到消息到通知主機消息到達事件所經歷的時間間隔。傳輸延遲的進一步細化(在Mica2上)時間典型值特性Sendtime&Receivetime0~100ms不確定，依賴處理器負載、操作系統系統調用開銷Accesstime10~500ms不確定，依賴信道負載。Transmissiontime&Receptiontime10~20ms確定，依賴報文長度和發送速率。Propagationtime<1μs（距離<300米）確定，依賴收發方物理距離和傳播媒質特性。Interruptwaitingtime在大多數情況下<5μs，在重負載下，可達30μs不確定，依賴處理器類型和處理器負載。Encodingtime&Decodingtime100~200μs，<2μs的抖動確定，依賴射頻芯片的種類和設置。Bytealignmenttime0~400μs確定，依賴發送速率和收發字節偏移。挑戰--低功耗、低本錢和小體積軟硬件都要受到該限制存儲與計算能力均比較小加劇了電能供給的緊張〔電池體積〕網絡規模大、密度高通信距離近分布式、協作挑戰--可擴展性〔Scalability〕在大規模網絡中尤為重要是大規模無線傳感器網絡軟硬件設計中非常重要的問題滿足不同的網絡類型、網絡規模滿足不同的應用需求挑戰--健壯性外部環境復雜，搞毀能力需要應對平安性挑戰無線傳感器網絡拓撲動態性較強網絡規模變化、需求變化典型時間同步協議NTP〔NetworkTimeProtocol〕DMTS〔DelayMeasurementTimeSynchronization〕RBS〔ReferenceBroadcastSynchronization〕TPSN〔Timing-syncProtocolforSensorNetworks〕Tiny-sync(TightTimeSynchronizationforWSN)HRTS〔HierarchyReferencingTimeSynchronizationProtocol〕FTSP〔FloodingTimeSynchronizationProtocol〕GCS〔GlobalClockSynchronization〕發送者

接收者：DMTS最簡單直觀單報文同步同步精度低t2’=t0+nt+(t2-t1)播送方式同步能耗低發送者接收者發送前導碼、同步字（nt）嵌入時標t0：發送端的處理延遲和MAC層的訪問延遲接收前導碼、同步字接收ACK接收數據發送ACK接收處理時標t1時標t2發送時間訪問時間DMTS〔DelayMeasurementTimeSynchronization〕基于同步消息在傳輸路徑上所有延遲的估計，實現節點間的時間同步接收者接收者：RBS〔ReferenceBroadcastSynchronizationNICSenderReceiver1CriticalPathReceiver2通過播送同步指示分組實現接收點間的相對時間同步RF信號的傳播時間差值非常小可以消除接收節點的接收協議處理、上下文切換、網絡接口向主機傳送影響RBS機制性能的因素：時鐘偏差、接收點非確定性因素以及接收點的個數接收者時間相移均值為0TPSN〔Timing-syncProtocolforSensorNetworks〕雙報文交換的發送者接收者同步節點A節點BT1T4T2T3RequestReply同步點對同步誤差的分析很重要，是一種根本的分析方法理論分析和實驗證明：TPSN同步誤差是RBS的一半結合對clockskew的估計，可以提高TPSN的精度TPSN〔Timing-syncProtocolforSensorNetworks〕多跳TPSN全網周期性同步“層發現〞把網絡組織成最短生成樹逐層在相鄰兩層節點間同步網絡內兩個節點的同步“后同步〞查找兩個節點間的路徑在路徑的相鄰兩個節點間進行TPSN同步思考題傳感器網絡實現時間同步的作用是什么？傳感器網絡常見的時間同步機制有哪些？理解TPSN時間同步協議的實現過程。時間同步定位數據融合Q1:內容安排是什么？融合的定義：什么是融合融合的作用：為什么需要融合融合的分類：融合的方法：怎樣實現融合經典協議Q2：什么是融合？參考案例：1.戰場上部署雷達、激光測距傳感器、攝像頭等多種傳感器，綜合所有感知數據檢測敵方情況并做出決策；2.父節點在轉發所有子節點的數據時，把所有子節點的數據組合成一個數據包再發送融合的對象：多信源、多層次融合的過程：數據的檢測〔detection〕、關聯(correlation)、估計(estimation)和合并(combination)融合的輸出：低層次的狀態分析，高層次的態勢評估和決策Q2：

什么是融合？數據融合〔dataaggregation〕又叫信息融合，通過對來自同一目標的多元數據進行優化合成，獲得比單一信息源更精確完整的估計和判斷。軍事應用的角度來說，Waltz&Llinas定義：多傳感器數據融合是一種多層次、多方面的處理過程，這個過程對多源數據進行檢測、互聯、相關、估計和組合，以更高的精度、更高的置信度得到目標的狀態估計和身份識別，以及完整的態勢估計和威脅評估，為指揮員提供有用的決策信息。Q3:你能想得到多少融合的例子？Q4：為什么需要融合？節省本錢和能量消耗等使用多個廉價傳感器獲得和昂貴的高精度傳感器相同的效果，節省本錢降低數據傳輸量和傳輸消耗的能量〔in-networkaggregation〕提高數據準確性冗余測量，提高置信度和容錯性降低噪聲等影響，提高精度增加感知的角度，提供更全面的感知提高效率精簡數據量，可以防止頻繁的沖突碰撞、快速的到達目的Q5：融合的分類有哪些？根據融合前后數據的信息含量分類無損/有損融合根據數據融合和應用數據語義之間關系分類依賴于應用/獨立于應用的/混合的融合根據對數據的操作級別數據級/特征級/決策級融合Q6:融合的方法：怎樣實現融合？多個同構節點感知一個目標事件－平均法實時動態的多傳感器冗余數據－卡爾曼濾波靜態冗余數據－貝葉斯估計未知引起的不確定性－D-S證據推論可加噪聲引起的不確定性－統計決策論目標特征有一定的模糊性現象－模糊邏輯法對傳感器特性和環境特性進行分析－產生式規那么法神經網絡方法Q7:經典協議有哪些？TAGDDTinyAggregationTAGUseSQL

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