Técnicas de localização Indoor

Data
2016-05-18
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Resumo
Os Serviços Baseados em Localização (SBL) são definidos como sendo serviços que utilizam a localização do dispositivo móvel do utilizador para fornecer informações personalizadas, e serviços específicos, dependendo dessa mesma localização. Para a utilização destes serviços é imperativa a localização do terminal móvel. Apesar do GPS ser uma tecnologia bem afirmada e precisa, não tem um funcionamento universal. Em ambientes fechados, diga-se indoor, esta tecnologia pode mesmo não funcionar. Para a obtenção de um sistema de localização ndoor fiável, deve ser considerado o uso de outras técnicas para a aquisição de informação de posicionamento. Uma das técnicas que é utilizada nos sistemas de localização tem a designação de análise de cena por fingerprinting, e tem por base a medição e análise de parâmetros dos sinais electromagnéticos, tipicamente a grandeza de RSSI, Received Signal Strenght Indicator. A técnica de fingerprinting é composta por duas fases distintas: a primeira fase, offline, onde são adquiridos dados a partir do cenário a considerar e armazenadas numa base de dados chamada Fingerprint Map e uma segunda fase, online, que consiste na determinação da localização do terminal móvel comparando os dados recebidos a partir das referências com os dados guardados no mapa com a utilização de um Location Estimation Algorithm (LEA), um algoritmo de estimação de localização. Existem vários fatores que alteram o comportamento dos sinais electromagnéticos sendo que um dos quais é a presença de obstáculos. Sabe-se que o próprio corpo humano absorve ondas electromagnéticas e que este facto interfere com os dados de RSSI que são obtidos, trazendo como consequência uma diminuição do rendimento da técnica. Neste trabalho para mitigar os efeitos causados pelo corpo humano, pretende utilizar-se a informação da orientação do utilizador. É também apresentado um LEA probabilístico sendo comparado com diferentes algoritmos de estimação de localização para medir a sua performance. Um problema intrínseco à utilização de Fingerprint Maps(FM) é o custo temporal existente durante a fase de obtenção dos dados para a criação dos mesmos. Como solução, podem utilizar-se ferramentas de simulação dos FM. Na realização deste trabalho, e utilizando uma destas ferramentas, foi adicionada a informação da orientação do utilizador para tentar diminuir o erro de localização. Para além de uma obtenção pontual e única da posição de um terminal móvel existe também a possibilidade de realizar uma procura contínua do mesmo. Chama-se tracking à procura contínua de um terminal móvel enquanto este se move dentro de um determinado cenário. Com este trabalho pretende-se também melhorar a performance dos sistemas de tracking típicos com a adição e teste de uma técnica que obtém a designação de Dead Reckoning.
Location Based Services (LBS) are defined as services that use the location of a user's mobile device to provide custom information and services regarding that same localization. To use those services it is imperative to know the localization of the roaming terminal. Despite GPS being a well established and precise technology it does not have a universal operation. In closed indoor environments, it might not work at all. To obtain a reliable indoor localization system, one must consider the use of other techniques with the purpose of acquisition of positioning information. One of such techniques, widely used on localization systems goes by the name of scene analysis by fingerprinting, and it is based on measuring and analyzing parameters from electromagnetic signals, typically RSSI values. Fingerprinting technique is comprised of two distinct phases: the first one, offline, where data is collected from the scenario to consider and stored in a database called Fingerprint Map and a second phase, online, that consists in determining the localization of the roaming terminal by comparing the data received from the references with the data stored in the map using a Location Estimation Algorithm (LEA). There are a number of factors that change the behavior of electromagnetic signals one of those being the presence of obstacles. It is known that the human body can absorb electromagnetic waves and that it interferes with the RSSI data obtained thus reducing the technique's performance. This work, so that the human body effects can be mitigated, it is intended to use orientation information. It is also presented a probabilistic LEA being compared with other different algorithms of location estimation to measure its performance. One of the intrinsic problems of using Fingerprint Maps as a localization technique is the existing temporal cost during the data gathering phase. As a solution, one might use FM simulation tools. During this work, and using one of these tools, it was added the orientation information of the user to try lowering the localization error. Apart from punctual and unique position of the mobile terminal there is also the possibility of doing a continuous search of it. Tracking is defined as the continuous search for the roaming node while it is moving inside a given scenario. This work it is also aimed to improve the typical tracking systems performance with the addiction and test of a technique which as the designation of Dead Reckoning.
Descrição
Dissertação de Mestrado em Engenharia Eletrotécnica e de Computadores
Palavras-chave
Dispositivos móveis , Localização , Orientação , Android , Fingerprinting , Algoritmo de estimação
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