Luận Văn định vị trong tính toán khắp nơi

TÊN ĐỀ TÀI:định vị trong tính toán khắp nơi
Information
[TABLE]
[TR]
[TD][/TD]
[TD="width: 90%"]LỜI MỞ ĐẦU.
Các hệ thống tính toán khắp nơi và các dịch vụ liên quan đang ngày càng trở nên phổ biến trong thực tế, điển hình nhất trong số chúng là hệ thống định vị vệ tinh toàn cầu GPS. Tuy nhiên trong môi trường trong nhà (indoor) vẫn chưa xuất hiện nhiều các hệ thống định vị mang tính thương mại do hệ thống định vị vệ tinh không thể hoạt động được trong môi trường indoor mà nguyên nhân chính xuất phát từ hiện tượng đa đường và yêu cầu giữa bộ phát và thu phải nhìn thấy nhau trong quá trình định vị.
Vấn đề định vị đối tượng trong tính toán khắp nơi đã và đang thu hút được sự quan tâm của nhiều nhà nghiên cứu khắp nơi trên thế giới. Kết quả là nhiều công nghệ, phương pháp và hệ thống định vị mới đã ra đời chẳng hạn như các hệ thống định vị sử dụng các công nghệ hồng ngoại, siêu âm, sóng vô tuyến cùng với các phương pháp định vị như phương pháp gần kề, giao khoảng cách, giao góc
Do mỗi phương pháp chỉ giải quyết một vấn đề nhỏ hoặc chỉ phục vụ các ứng dụng khác nhau nên chúng khác nhau trong nhiều tham số và chỉ tiêu của hệ thống chẳng hạn như các phương pháp, công nghệ mà hệ thống áp dụng, nguồn năng lượng yêu cầu, giá thành cơ sở hạ tầng, khả năng mở rộng, chịu lỗi Để giải quyết vấn đề trên luận văn này sẽ đi sâu vào phân tích, tổng hợp đánh giá nhằm giúp cho những ai quan tâm đến lĩnh vực nghiên cứu hoặc triển khai các hệ thống định vị có một bức tranh tổng hợp về công nghệ, phương pháp, đặc điểm và một số định hướng liên quan về vấn đề trên.
Luận văn này chủ yếu đề cập đến vấn đề định vị trong môi trường indoor, các vấn đề định vị vệ tinh không thuộc phạm vi của luận văn này.
Cấu trúc của luận văn được chia thành 5 chương trong đó chương 1 trình bày tổng quan về tính toán khắp nơi đề cập đến các nội dung như quan điểm của một số nhà khoa học hàng đầu về mô hình của máy tính trong tương lai, công nghệ Calm, một số nghiên cứu tiêu biểu ban đầu về tính toán khắp nơi tại trung tâm nghiên cứu Xerox PARC

Chương 2 trình bày về các phương pháp định vị thường được sử dụng trong tính toán khắp nơi, bao gồm các phương pháp: xác định tiệm cận (proximity sensing), phân tích cảnh (scence analysis), giao khoảng cách, giao góc, dấu vân tay (fingerprint) và một số phương pháp khác. Trong chương này cũng trình bày các phương pháp thường được áp dụng để xác định khoảng cách phục vụ cho các phương pháp định vị nêu trên như phương pháp đo sử dụng xung, sử dụng pha sóng mang, sử dụng pha mã, sử dụng cường độ tín hiệu thu nhận
Chương 3 trình bày về các công nghệ thường được áp dụng trong các hệ thống định vị như công nghệ hồng ngoại, siêu âm, nhận dạng tần số vô tuyến, công nghệ mạng cục bộ không dây, Bluetooth, điện từ trường và công nghệ quang.
Chương 4 tổng hợp những đặc điểm cơ bản của một hệ thống định vị như: loại thông tin định vị mà hệ thống cung cấp, hệ thống định vị tương đối và hệ thống định vị tuyệt đối, khả năng tự xác định vị trí của một hệ thống định vị, độ chính xác, tính co giãn, khả năng nhận dạng, giới hạn và chi phí của hệ thống.
Chương 5 sẽ tìm hiểu một số hệ thống định vị phổ biến đã được nghiên cứu và triển khai trong môi trường indoor sử dụng các phương pháp và công nghệ đã đề cập như các hệ thống định vị Active Badge, hệ thống Active bat, hệ thống RADAR, hệ thống Cricket và cuối cùng là một số kết luận và hướng nghiên cứu tiếp theo của luận văn.
Do hiểu biết, thời gian nghiên cứu hạn chế kính mong các Thầy, Cô và các bạn giúp đỡ đóng góp ý kiến để luận văn này được hoàn thiện và hơn.
Tôi xin chân thành cảm ơn.
Hà Nội tháng 11 năm 2008.
MỤC LỤC
Trang
MỤC LỤC
I THUẬT NGỮ VIẾT TẮT
IV DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ
V DANH MỤC CÁC BẢNG VII LỜI MỞ ĐẦU 1
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ TÍNH TOÁN KHẮP NƠI 3

1.1 Giới thiệu 3

1.2 Một số quan điểm về tương lai của máy tính 4

1.2.1 Quan điểm của Mark Weiser 4

1.2.2 Quan điểm về máy tính vô hình của Norman (invisible computer) 6

1.2.3 Một số quan điểm và thuật ngữ khác 7

1.3 Tính toán khắp nơi và hiện thực ảo 8

1.4 Một số nghiên cứu ban đầu về tính toán khắp nơi tại trung tâm Xerox 9

PARC

1.5 Công nghệ Calm 12

1.6 Tính toán khắp nơi và bài toán định vị 13

1.7 Kết luận 13

CHƯƠNG 2: CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐỊNH VỊ 15

2.1 Giới thiệu 15

2.2 Phương pháp định vị tiệm cận (proximity sensing) 15

2.3 Phương pháp phân tích cảnh (scene analysis) 16

2.4 Phương pháp giao khoảng cách (lateration) 17

2.4.1 Giao đường tròn (circular lateration) 18

2.4.2 Giao hyperbolic (hyperbolic lateration) 24

2.5 Phương pháp giao góc (angulation) 28

2.6 Phương pháp dấu vân tay trong mạng cục bộ không dây (WLAN 30

Fingerprint)




2.7 Phương pháp tiên đoán (Dead Reckoning) 35
2.8 Các phương pháp lai (hybrid) 37
2.9 Các phương pháp xác định khoảng cách sử dụng trong định vị 38
2.9.1 Đo thời gian từ đó xác định khoảng cách 38
2.9.1.1 Phương pháp đo khoảng cách sử dụng xung (Pulse ranging) 38
2.9.1.2 Phương pháp đo khoảng cách sử dụng pha sóng mang 39
(Carrier phase ranging)

2.9.1.3 Phương pháp đo khoảng cách sử dụng pha mã (Code phase 40

ranging)

2.9.2 Xác định khoảng cách thông qua xác định cường độ tín hiệu thu 41

nhận RSS (Received signal strength )

2.10 Kết luận 41

CHƯƠNG 3: CÁC CÔNG NGHỆ ĐỊNH VỊ 43

3.1 Giới thiệu 43

3.2 Công nghệ hồng ngoại 43

3.3 Công nghệ siêu âm 44

3.4 Công nghệ nhận dạng tần số vô tuyến RFID 45

3.5 Công nghệ mạng cục bộ không dây WLAN 46

3.6 Công nghệ Bluetooth 50

3.7 Công nghệ điện từ trường 52

3.8 Công nghệ quang 53

3.9 Kết luận 53

CHƯƠNG 4: ĐẶC ĐIỂM CỦA HỆ THỐNG ĐỊNH VỊ TRONG TÍNH 57

TOÁN KHẮP NƠI.

4.1 Giới thiệu 57

4.2 Các đặc điểm của một hệ thống định vị 57

4.2.1 Thông tin về vị trí mà hệ thống có thể cung cấp - vị trí vật lý và vị 57

trí biểu tượng

4.2.2 Hệ thống định vị tuyệt đối và tương đối 57




4.2.3 Khả năng tự xác định vị trí 59
4.2.4 Độ chuẩn xác và độ chính xác 60
4.2.5 Tính co giãn 60
4.2.6 Nhận dạng 61
4.2.7 Chi phí của hệ thống 62
4.2.8 Các giới hạn của hệ thống định vị 62
4.3 Kết luận 63
CHƯƠNG 5: KHẢO SÁT MỘT SỐ HỆ THỐNG ĐỊNH VỊ TRONG 64
TÍNH TOÁN KHẮP NƠI
5.1 Giới thiệu 64
5.2 Hệ thống định vị Active Badge 64
5.3 Hệ thống định vị Active Bat 68
5.4 Hệ thống định vị RADAR 70
5.5 Hệ thống định vị Cricket 74
5.6 Kết luận 76
TỔNG KẾT 78
+ Các kết quả đạt được của luận văn 78
+ Hướng nghiên cứu và phát triển 78
+ Vấn đề triển khai và áp dụng tại Việt Nam 79
TÀI LIỆU THAM KHẢO 81
TÓM TẮT LUẬN VĂN 83[/TD]
[/TR]
[/TABLE]



​