LT6116B - Belaidžio vietinio tinklo (wlan) objektų vietos nustatymo patalpų viduje būdas - Google Patents

Belaidžio vietinio tinklo (wlan) objektų vietos nustatymo patalpų viduje būdas Download PDF

Info

Publication number
LT6116B
LT6116B LT2014056A LT2014056A LT6116B LT 6116 B LT6116 B LT 6116B LT 2014056 A LT2014056 A LT 2014056A LT 2014056 A LT2014056 A LT 2014056A LT 6116 B LT6116 B LT 6116B
Authority
LT
Lithuania
Prior art keywords
location
wlan
signal propagation
positioning
access point
Prior art date
Application number
LT2014056A
Other languages
English (en)
Other versions
LT2014056A (lt
Inventor
Evaldas POVILAITIS
Gintautas Šalčius
Egidijus Kazanavičius
Agnius LIUTKEVIČIUS
Arūnas Vrubliauskas
Audronė JANAVIČIŪTĖ
Original Assignee
Kauno technologijos universitetas
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Kauno technologijos universitetas filed Critical Kauno technologijos universitetas
Priority to LT2014056A priority Critical patent/LT6116B/lt
Priority to EP14177730.0A priority patent/EP2928243B1/en
Priority to DK14177730.0T priority patent/DK2928243T3/en
Publication of LT2014056A publication Critical patent/LT2014056A/lt
Publication of LT6116B publication Critical patent/LT6116B/lt

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W64/00—Locating users or terminals or network equipment for network management purposes, e.g. mobility management
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S5/00—Position-fixing by co-ordinating two or more direction or position line determinations; Position-fixing by co-ordinating two or more distance determinations
    • G01S5/02—Position-fixing by co-ordinating two or more direction or position line determinations; Position-fixing by co-ordinating two or more distance determinations using radio waves
    • G01S5/0252—Radio frequency fingerprinting
    • G01S5/02521—Radio frequency fingerprinting using a radio-map
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S5/00—Position-fixing by co-ordinating two or more direction or position line determinations; Position-fixing by co-ordinating two or more distance determinations
    • G01S5/02—Position-fixing by co-ordinating two or more direction or position line determinations; Position-fixing by co-ordinating two or more distance determinations using radio waves
    • G01S5/0278—Position-fixing by co-ordinating two or more direction or position line determinations; Position-fixing by co-ordinating two or more distance determinations using radio waves involving statistical or probabilistic considerations
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W84/00—Network topologies
    • H04W84/02—Hierarchically pre-organised networks, e.g. paging networks, cellular networks, WLAN [Wireless Local Area Network] or WLL [Wireless Local Loop]
    • H04W84/10—Small scale networks; Flat hierarchical networks
    • H04W84/12—WLAN [Wireless Local Area Networks]

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Mobile Radio Communication Systems (AREA)
  • Position Fixing By Use Of Radio Waves (AREA)

Abstract

Išradimas priklauso objektų vietos nustatymo patalpų viduje būdams naudojant radijo bangas. Pasiūlytas būdas aprašo belaidžio vietinio tinklo (WLAN) objektų, esančių patalpų viduje, vietos nustatymą. Kiekvienas objektas, kurio vieta yra nustatinėjama, turi WLAN modulį. Objekto vieta nustatoma pagal jo signalo stiprumo indeksą (RSSI), skirtingų WLAN prieigos taškų atžvilgiu. Serveris surenka informaciją iš visų vietos nustatymo sistemoje užregistruotų WLAN prieigos taškų apie jiems matomus WLAN objektus. Gaunama informacija yra objekto MAC adresas, RSSI reikšmės atitinkamų WLAN prieigos taškųatžvilgiu ir laikas kaip seniai objektas buvo paskutinį kartą aptiktas. Vieno objekto vietai nustatyti reikia bent dviejų jį matančių prieigos taškų. Nustatant WLAN objekto buvimo vietą naudojamas vietos nustatymo algoritmas, kuris išmatuotas objekto signalo stiprumo reikšmes palygina su kiekvienam prieigos taškui, kuris matė objektą, apskaičiuotu signalo sklidimo modeliu (žemėlapiu). Apskaičiuota objekto vieta išsaugoma atmintyje, kuri paskui patikslinama. Galutinė WLAN objekto vieta patikslinama atsižvelgiant į prieš tai surastas vietas naudojant vietos nustatymo patikslinimo metodą.

Description

Išradimas priklauso objektų vietos nustatymo patalpų viduje būdams naudojant radijo bangas, būtent belaidį vietinį tinklą (WLAN).
Pasaulyje daugėjant įvairių intelektualiųjų būsto valdymo sistemų, svarbi tampa būste esančių gyventojų, daiktų ir kitų objektų buvimo vieta patalpose. Šiuo metu populiari visuotinė padėties nustatymo sistema - GPS yra tinkama objektų vietos nustatymui atvirose vietose, o vietos nustatymui patalpų viduje ši technologija praktiškai netinkama. Šiuo metu plačiai nagrinėjamas VVLAN technologijos panaudojimas vietos nustatymui patalpose. Tai viena tinkamiausių technologijų nešiojamų kompiuterių, išmaniųjų telefonų ar VVLAN apyrankių (šios apyrankės gali būti susietos su konkrečiu žmogumi) vietos nustatymui patalpose. Tik šiuo atveju reikalingas buvimo vietos nustatymas ne iš vartotojo pusės, kaip dažnai daroma, bet iš tinklo infrastruktūros, kadangi informacija apie objektų vietas galės būti naudojama ne tik vartotojo navigacijos tikslais, o įvairių valdymo sistemų, kurioms svarbi VVLAN objektų vieta patalpose. Taip pat atliekant vietos nustatymą iš infrastruktūros pusės yra lengviau nustatyti skirtingų belaidžių objektų vietas, kadangi matuojant iš prieigos taško yra mažesnis signalo stiprumo išsibarstymas tarp skirtingų belaidžių įrenginių toje pačioje vietoje.
Žinomi analogai naudoja vietos šablono metodą. Tai vienas populiariausių ir geriausius rezultatus pateikiančių vietos nustatymo metodų, naudojamas kartu su VVLAN technologija. Naudojant šį metodą prieš vietos nustatymą turi būti sudarytas signalo stiprumo reikšmių patalpose žemėlapis. Žemėlapis dažniausiai sudaromas atliekant eksperimentinius matavimus arba pasitelkiant teorinius metodus. Naudojant eksperimentinius matavimus yra atliekami kiekvieno VVLAN prieigos taško signalo stiprumo indekso (RSSI) matavimai įvairiose patalpų vietose. Šie matavimai nereikalauja detalių žinių apie pastato išplanavimą ir struktūrą, tačiau sugaištama labai daug laiko matavimų atlikimui, ypač jei siekiama didesnio tikslumo. Atsiradus kokiems nors stipriai signalo sklidimą įtakojantiems pokyčiams (pvz. prieigos taškas perstatomas j kitą vietą), matavimai turi būti atliekami iš naujo. Teorinis metodas naudoja įvairius signalo sklidimo modelius signalo stiprumo žemėlapio sudarymui. Teoriniai metodai signalo slopimą vertina pagal atstumą, taip pat atsižvelgiama ir į sienų savybes bei signalo sklidimo kelius. Naudojant teorinius metodus signalo stiprumo patalpose žemėlapio sudarymui dažnai reikalinga papildoma informacija apie tai, kaip sienos ir kiti objektai įtakoja signalo slopimą. Atsiradus stipriai signalo sklidimą įtakojantiems pokyčiams yra reikalinga tik naudojamo matematinio modelio, kuris aprašo signalo slopimą, koeficientų korekcija ir modelio perskaičiavimas.
Yra žinomas vietos nustatymo būdas, įrenginys ir sistema, kur pagerinamas objekto vietos nustatymo tikslumas įvertinant ar radijo signalas tarp prieigos taško ir objekto buvo paveiktas atspindžių ar kliūčių, šiam įvertinimui atlikti išmatuotas RSSI reikšmes iš prieigos taškų lygina su slenkstine riba apskaičiuota naudojant signalo sklidimo modelj. Objekto koordinačių nustatymas atliekamas matuojant radijo signalo sklidimo laiką (TOA) arba sklidimo laiko skirtumą (TDOA) (žiūrėti išradimo aprašymą pagal Europos patento paraišką EP 2 650 693 A2, 2012).
Žinomas vietos nustatymo būdas, įrenginys ir sistema tikslesniam vietos nustatymui bando išvengti signalų, kurie paveikti atspindžių, tačiau tai pasiekti yra sudėtinga patalpų viduje dėl didelio skaičiaus įvairių kliūčių (sienų, baldų ir t.t.). Objekto koordinačių nustatymui naudojamas radijo signalo sklidimo laiko matavimas, kuris reikalauja specializuotos ir brangios įrangos. Taip pat yra nekaupiama judėjimo istorija ir surasta objekto vieta papildomai nepatikslinama.
Yra žinoma pastatų viduje veikianti radijo signalais pagrįsta vartotojo vietos nustatymo ir sekimo sistema (RADAR), kur objekto vietos nustatymą atlieka iš tinklo infrastruktūros pusės, naudoja signalo sklidimo modeliavimą ir rankinį signalo stiprumo įvedimą signalo sklidimo žemėlapių sudarymui (žiūrėti straipsnį: P. Bahl, V. N. Padmanabhan, RADAR: an in-building RF-based user location and tracking system, in INFOCOM 2000. Nineteenth Annual Joint Conference of the IEEE Computer and Communications Societies. Proceedings. IEEE, 2000, vol. 2, pp. 775784 vol.2.). Žinoma pastatų viduje veikianti radijo signalais pagrįsta vartotojo vietos nustatymo ir sekimo sistema nepasiekia didesnio tikslumo, kadangi signalo sklidimo žemėlapio sudarymas daugiausia pagrįstas rankiniu signalo stiprumo reikšmių matavimu, o naudojami signalo sklidimo modeliai supančią aplinką įvertina minimaliai, nenaudojami apskaičiuotos vietos patikslinimo metodai, nekaupiama judėjimo istorija, neįvertinamas signalo stiprumo išsibarstymas, ypač tuo atveju, kai sekamas objektas yra arti prieigos taško.
Išradimo tikslas sukurti WLAN objektų vietos nustatymo patalpų viduje būdą, kuris atlieka objektų vietos nustatymą iš VVLAN tinklo infrastruktūros pusės ir kuriuo siekiama padidinti vietos nustatymo tikslumą bei pagerinti sistemos efektyvumą, sumažinant vietos nustatyme naudojamos perteklinės įrangos kiekį.
Tikslas pasiekiamas tuo, kad naudojamas vietos nustatymo algoritmas, pagal kurį atlieka signalo sklidimo modelio atitikimo su realiu signalų sklidimu įvertinimą, po to nustato ar objektas yra arti prie kurio nors iš vietos nustatyme naudojamo WLAN prieigos taško, o po atlikto nustatymo, jei objektas yra arti WLAN prieigos taško, objekto vietą skaičiuoja nenaudodamas konkrečios to prieigos taško išmatuotos RSSI reikšmės, bet pagal signalo sklidimo modelį suranda galimą objekto buvimo zoną apie tą prieigos tašką, naudojamas buvimo vietos patikslinimo metodas, sudarytas iš ne mažiau kaip dviejų etapų, kaupiantis pasirinkto dydžio kiekvieno objekto buvimo vietų istoriją, šią judėjimo istoriją toliau naudoja galimam objekto vietos patikslinimui.
Vietos nustatymo algoritme atliekant signalo sklidimo modelio atitikimo su realiu signalų sklidimu įvertinimą, yra matuojama kiekvieno vietos nustatymo sistemoje naudojamo prieigos taško RSSI reikšmė iš visų kitų vietos nustatymo sistemoje naudojamų WLAN prieigos taškų, išmatuotos RSSI reikšmės palyginamos su atitinkamomis RSSI reikšmėmis, esančiomis signalo sklidimo modelyje, toje vietoje, kur realiai yra prieigos taškas, palyginimo metu atitinkamų RSSI reikšmių skirtumui viršijus nustatytą ribą, informuoja vietos nustatymo sistemos vartotoją apie signalo sklidimo modelio neatitikimą realybei ir būtinybę atlikti duomenų pataisymą, kurie naudojami sudarinėjant signalo sklidimo modelį.
Vietos nustatymo algoritme nustato ar objektas yra arti prie kurio nors iš vietos nustatyme naudojamo WLAN prieigos taško atsižvelgiant į objekto skleidžiamą signalo stiprumą ir sudarytus signalo sklidimo modelius.
Vietos nustatymo patikslinimo metodas, apima šiuos etapus: a) atsitiktinio signalo stiprumo išsibarstymo įvertinimą, jei naujai apskaičiuota ir prieš tai surasta vieta skiriasi didesniu nei nurodytu atstumu, tai naują vietą perskaičiuoja ta pačia kryptimi kaip prieš tai surastą, bet neviršijant nurodyto atstumo, b) surastą vietą tikslina remiantis turima surastų vietų istorija, kaupia nurodyto dydžio paskutinių kiekvieno objekto rastų vietų istorija, o patikslinimą atlieka taikant deterministinius ir/arba tikimybinius metodus. Vietos nustatymo sistemos konfigūravimo etape yra sudaromi signalo sklidimo modeliai kiekvienam prieigos taškui. Signalo sklidimo modelių sudarymui yra sudaromas patalpų žemėlapis, išmatuojama kaip kiekviena siena slopina signalą. Atitinkamam prieigos taškui skirtame patalpų žemėlapyje pažymima tikra jo buvimo vieta. Remiantis visa surinkta informacija yra atliekamas signalo sklidimo modelio sudarymas kiekvienam prieigos taškui.
Vietos nustatymo procese yra naudojama informacija surinkta iš pneigos taškų. Informacija apie prieigos taškų aptiktus WLAN objektus yra perduodama iš kiekvieno vietos nustatymo sistemoje veikiančio prieigos taško į serverį per vietinį tinklą, Kiekvieną objektą turi matyti bent du prieigos taškai. Objekto RSSI kiekvieno jj matančio prieigos taško atžvilgiu yra palyginamas su signalo sklidimo modeliu (žemėlapiu) sugeneruotu tam prieigos taškui.
Detaliau išradimas paaiškinamas brėžiniais, kuriuose pavaizduota:
FIG. 1 Vietos nustatymo būdo panaudojimo struktūrinė schema, kurioje pateiktas patalpų planas, įranga naudojama vietos nustatymui ir vartotojo belaidis įrenginys, kurio vieta ir yra nustatinėjama.
FIG. 2 - Patentuojamo būdo pagrindinė veiksmų seka. FIG. 3 - WLAN objekto veikimo schema.
FIG. 4 - WLAN prieigos taško veikimo schema. FIG. 5 - Vietos nustatymo algoritmo veiksmų seka.
FIG. 6 - Vietos nustatymo patikslinimo metodo veiksmų seka.
FIG. 7 - WLAN objektų vietos nustatymo būdo panaudojimo pavyzdys.
Siūlomas WLAN objektų vietos nustatymo patalpų viduje būdas buvo atliktas naudojant tokią sistemą sudarytą iš: a) vietos nustatymo serverio (I), kuris atlieka informacijos surinkimą iš prieigos taškų ir aptiktų objektų buvimo vietų apskaičiavimą. Serveris iš anksto nustatytais laiko intervalais kreipiasi į prieigos taškus, kuris pagal WLAN objektų signalų stiprumus, gautus iš prieigos taškų, apskaičiuoja WLAN objektų vietas, t.y. vietos nustatymas yra atliekamas iš WLAN tinklo infrastruktūros pusės, b) belaidžių prieigos taškų (2), kurie palaiko ir veikia monitoriaus režime. Tai reiškia, kad kiekvienas vietos nustatymo sistemai priklausantis prieigos taškas turi gebėti klausytis eteryje sklindančių WLAN paketų (visų WLAN paketų), kaupti informaciją apie juos ir esant pareikalavimui perduoti šią informaciją vietos nustatymo sistemos serveriui. Kaupiama informacija yra aptikto VVLAN objekto MAC adresas, jo signalo stiprumo indeksas, toliau tiesiog RSSI, taip pat prieš kiek laiko objektas buvo aptiktas. Buvimo vietos skaičiavimui naudojama ne senesnė nei nustatyta informacija. Kiekvienam prieigos taškui turi būti sudarytas signalo sklidimo modelis, t.y. reikalinga turėti informaciją apie konkretaus prieigos taško signalo stiprumo reikšmes įvairiose patalpų vietose. Efektyviam ir greitam šio signalo sklidimo modelio sudarymui yra naudojami matematiniai metodai, tokie kaip daugiasienis ar Naujasis empirinis modelis (K.- W. Cheung, J. H.-M. Sau, R. D. Murch, A new empirical model for indoor propagation prediction, Veh. Technol. leee Trans., vol. 47, no. 3, pp. 996-1001, 1998.), kurie įvertina ne tik signalo slopimą, kurį įtakoja nukeliautas atstumas, bet ir sienų slopinimą, c) WLAN objektų (3), kurių buvimo vietos yra nustatinėjamos. Tai prietaisai ar bet kokie objektai su prie jų pritvirtintais VVLAN moduliais. Pagrindinis reikalavimas šiems prietaisams, kad jų VVLAN moduliai pastoviai, vienodais laiko intervalais ištransliuoti į eterį VVLAN duomenų paketą. Toks veiksmas yra būtinas, kad VVLAN modulį aptiktų vietos nustatymo sistemą sudarantys prieigos taškai. Konkretus VVLAN modulis, tiksliau prietaisas arba objektas, bus identifikuojamas pagal MAC adresą.
Vietos nustatymo būdas tinkamas naudoti patalpose (4), kuriose gali būti sienos, koridoriai, laiptai ir kt. Belaidžiai prieigos taškai (2) ir vietos nustatymo serveris (1) tarpusavyje sujungti per vietinį kompiuterių tinklą (5) naudojant Ethertnet (IEEE 802.3) protokolą,
Vietos nustatymo būde veiksmai atliekami penkiais pagrindiniais etapais:
etapas. Iš kiekvieno vietos nustatymo sistemoje naudojamo VVLAN prieigos taško vietos nustatymo serveris atsisiunčia visą reikalingą informaciją vietos nustatymui (6). Tarp atsisiųstos informacijos apie VVLAN objektą, kurio vieta toliau yra nustatoma, yra: a) objekto signalo stiprumo indeksas - RSSI b) objekto MAC adresas c) laikas nurodantis kaip seniai objektas buvo paskutinį kartą užfiksuotas. Šią informaciją prieigos taškai surenka pagal FIG. 2 atlikdami tokius veiksmus: a) pradėjus veikti vietos nustatyto sistemai, prieigos taškas pereina į monitoriaus režimą (12), VVLAN monitoriaus režimas suteikia galimybę analizuoti visus į prieigos tašką per anteną gaunamus paketus, tiek prisijungusių prie prieigos taško, tiek ir kitų aplinkui esančių įrenginių, b) prieigos taškui veikiant monitoriaus režimu toliau klausomasi VVLAN radijo eterio (13) ir kai tik aptinkamas iš VVLAN objekto išsiųstas duomenų paketas (14), paketo gavimo informacija, tokia kaip RSSI, gavimo laikas, siuntėjo MAC adresas nedelsiant išsaugoma (15). Kad prieigos taškai galėtų aptikti VVLAN objektus, kurių buvimo vieta patalpoje nustatinėjama, objektai turi atlikti pagal FIG. 3 tokius veiksmus: a) pradėjus veikti VVLAN objektui ir praėjus tam tikram konfigūruojamam laiko tarpui (16), yra iš siunčiamas į VVLAN radijo eterį duomenų paketas (17), kuriame yra VVLAN objekto MAC adresas ir atsitiktinė informacija, padidinanti duomenų kiekį siekiant patikimesnio duomenų paketo aptikimo, b) duomenų paketų siuntimas kas nustatytą laiko tarpą vykdomas tol kol norima nustatinėti VVLAN objekto buvimo vietą, VVLAN objekte papildomi skaičiavimo ar kiti apdorojimo veiksmai neatliekami, todėl reikalingos mažos energijos sąnaudos VVLAN objekto veikimui.
etapas. Iš surinktos informacijos analizuojama ar VVLAN objektas buvo užfiksuotas bent dviejų VVLAN prieigos taškų (7). Toliau nustatinėjama' tik tų objektų buvimo vietos, kurie yra matomi ne mažiau kaip dviejų prieigos taškų. Jei VVLAN objektas buvo aptiktas mažiau negu dviejų prieigos taškų, tai jo vieta nenustatinėjama (8).
etapas. Nustatant VVLAN objekto buvimo vietą (9) naudojamas vietos nustatymo algoritmas.
etapas. Surasta objekto vieta išsaugoma atmintyje (10), kuri paskui bus naudojama vietos patikslinimo metode.
etapas. Galutinė VVLAN objekto vieta patikslinama atsižvelgiant į prieš tai surastas vietas (11) naudojant vietos nustatymo patikslinimo metodą,
Taip surandamos buvimo vietos visų VVLAN modulį turinčių objektų, kurių kiekvienas yra matomas bent dviejų prieigos taškų. Vietos nustatymo intervalas gali būti keičiamas, tačiau įprastai vietos nustatymas vyksta nepertraukiamai kas 1 sekundę. Galutinė vieta pateikiama koordinatėmis metrais, centimetrų tikslumu.
Vietos nustatymo algoritmas
Vietos nustatymo algoritmas naudoja pneigos taškų signalų sklidimų patalpoje modelius ir informaciją, gautą iš prieigos taškų apie aptiktus VVLAN objektus ir jų RSSI reikšmes. Pasinaudojant turima informacija rezultate yra nustatomos aptiktų VVLAN modulį turinčių objektų buvimo vietos. Šis procesas turi tokius keturis etapus:
etapas. Siekiant sumažinti tolimesnių skaičiavimų kieki, analizuojamas ne visas kiekvieno konkretų objektą aptikusio prieigos taško signalo sklidimo žemėlapis, o surandama aptikto objekto buvimo erdvė atmetant visas vietas kur šis objektas tikrai negalėtų būti (18). Atmetimas atliekamas atmetant tų prieigos taškų matymo zonas, kurie nemato objekto, kurio vieta yra skaičiuojama. Nustačius objekto buvimo erdvę ir remiantis objektą matančių prieigos taškų signalų sklidimo modelių reikšmėmis toje erdvėje ir taip kaip objekto signalo stiprumą (RSSI) mato kiekvienas prieigos taškas, sekančiuose etapuose apskaičiuojama objekto vieta.
etapas. Jei WLAN objektas yra per arti kurio nors prieigos taško, tai surandama galima WLAN objekto buvimo zona prie prieigos taško (19), išmatuota RSSI reikšmė iš atitinkamo prieigos taško, yra nenaudoj ama toliau skaičiuojant Euklido atstumą (20). Buvimo zona prie prieigos taško nustatoma pagal išmatuotą RSSI reikšmę, o zonos forma panaši i apskritimo. Objekto vietą patikslins kiti prieigos taškai. Ar WLAN objektas yra per arti prieigos taško nustatoma pagal objekto signalo stiprumą, kuri mato atitinkamas prieigos taškas. Jei šis stiprumas viršija nustatytą ribinę reikšmę tai laikoma, kad objektas yra per arti prieigos taško. Atstumo tarp WLAN objekto ir prieigos taško įvertinimas yra reikalingas dėl didelio WLAN signalo stiprumo reikšmių išsibarstymo mažais atstumais.
etapas. Galutinės buvimo vietos nustatymui apskaičiuojamas Euklido atstumas tarp prieigos taškų išmatuotų VVLAN objekto RSSI ir atitinkamų signalo sklidimo modelio reikšmių (20). Naudojama formulė:
q, - i-ojo prieigos taško išmatuota VVLAN objekto signalo stiprumo reikšmė, p, - i-ojo prieigos taško signalo sklidimo modelyje esanti reikšmė, n - prieigos taškų skaičius naudojamas vietos nustatymo sistemoje. Euklido atstumų bus paskaičiuota tiek kiek signalo stiprumo reikšmių patenka i galimą įrenginio buvimo vietą signalo sklidimo modelyje.
etapas. Surandamas mažiausias Euklido atstumas ir įsimenama matricos (signalo sklidimo modelio) eilutės ir stulpelio indeksai, kurie atitinka mažiausio atstumo reikšmę (21). Pagal gautą eilutės indeksą ir stulpelio indeksą apskaičiuojama vieta metrais. Koordinatės x ir y metrais apskaičiuojamos taip:
X = patalpos ilgis metrais matricos stulpelių skaičius patalpos plotis metrais y =matricos eilučių skaičius x stulpelio indeksas x eilutės indeksas
Vietos nustatymo patikslinimo metodas
Surastos vietos patikslinimo metodas naudodamas prieš tai apskaičiuotų WLAN objekto vietų istoriją, patikslins apskaičiuotą dabartinę vietą. Vietos nustatymo patikslinimas gali būti atliekamas pasitelkiant įvairius matematinius metodus. Šie metodai yra skirstomi j deterministinius (VVeighted K-nearest neighbor (WKNN), Knearest neighbor (KNN) ir kt.) ir tikimybinius (Histogram, Kemel, Gaussian, Lognormal, Inverse function ir kt.). Toliau pateikiamas vietos nustatymo patikslinimo metodas, kurio metu naudojamas KNN algoritmas. Metodas atliekamas penkiais etapais:
etapas. Veikdama vietos nustatymo sistema visą laiką kaupia duomenis apie visų aptiktų WLAN objektų vietas. Prieš pradedant vietos nustatymo patikslinimą, patikrinama ar yra išsaugotų įrenginio surastų vietų (22). Jei WLAN objektas, kurio vieta tikslinama, neturi surastų vietų istorijos, tai dabartinė vieta įrašoma į istoriją ir baigiamas algoritmas (23). Tokiu atveju dabartinė vieta yra laikoma patikslinta galutine vieta. Jei WLAN objekto surastų vietų istorija nėra tuščia, tai įvertinama dabartinė vieta atsižvelgiant j nustatytą maksimalų judėjimo atstumą (24).
etapas. Palyginama ar dabartinė apskaičiuota vieta yra nenutolusi daugiau kaip per nustatytą atstumą nuo prieš tai apskaičiuotos vietos (25). Jei viršijamas nustatytas maksimalus atstumo skirtumas tarp dabartinės ir prieš tai apskaičiuotos vietos, dabartinė vieta pakoreguojama (26). Surastos vietos koordinatės pakeičiamos j tokias, kad būtų neviršytas maksimalus judėjimo atstumas. Pakeičiant buvimo vietą nekeičiama pati judėjimo kryptis, tik sumažinamas atstumas nuo prieš tai buvusios iki dabartinės vietos. 3 etapas. Dabartinė vieta įrašoma j istoriją (27). Ji gali būti nekoreguota jei nebuvo tenkinama (25) sąlyga arba koreguota, jei (25) sąlyga tenkinta.
etapas. Tolimesniems skaičiavimams paimama paskutinės minutės (ar trumpesnio laiko tarpo, jei dar nepraėjo tiek laiko arba per kitokį laiko tarpą surinkta buvimo vietų istorija) buvimo vietos (28). Tame tarpe yra paimama ir dabartinė vieta.
etapas. Surandamas tankiausias apskaičiuotų vietų klasteris naudojant klasterizavimo algoritmą, su nurodytu kiekiu klasterių (29). Surandamas apskaičiuoto tankiausio klasterio centroidas ir įsimenamos jo koordinatės (30). Klasterio centroido koordinatės pateikiamos kaip patikslinta objekto vieta (31).
FIG. 7 yra pateiktas vietos nustatymo būdo panaudojimo pavyzdys, kuriame naudojami 3 WLAN prieigos taškai (32), pažymėti API, AP2, AP3 ir vyksta 4 skirtingų WLAN objektų vietos nustatymas. Šie WLAN objektai yra atitinkamai 4 vietose A(33), B(34), C(35) ir D(36). Vietos nustatymą vykdant 10 minučių ir palyginus visas surastų vietų koordinates su realiomis (vietos nustatymas buvo vykdomas 1 sekundės intervalu, tad per 10 minučių buvo surasta po 600 koordinačių kiekvienoje iš 4 buvimo vietų), apskaičiuotos vietos nustatymo tikslumo paklaidos, kurios pateiktos I-oje lentelėje.
lentelė. Vietos nustatymo rezultatų paklaidos
Didžiausia Paklaida m Mažiausia Paklaida m Vidurkis m Standartinis nuokrypis m
Vieta A (33) 2,98 0,94 1,41 0,64
Vieta B (34) 2,16 0,27 0,62 0,50
Vieta C (35) 1,40 0,17 0,52 0,43
VietaD (36) 2,57 0,11 1,33 1,08

Claims (7)

  1. IŠRADIMO APIBRĖŽTIS
    1. WI_AN objektų vietos nustatymo patalpų viduje būdas, apimantis vietos nustatymo metodą, kuris naudoja WLAN radijo signalų stiprumo parametrą, vietos nustatymą atlieka iš tinklo infrastruktūros pusės, apimantis vietos nustatymo algoritmą, kuris Wl_AN objekto vietos nustatymui naudoja signalo sklidimo žemėlapius ir skaičiuoja Euklido atstumą, besiskiriantis tuo, kad naudojamas vietos nustatymo algoritmas, kuris atlieka signalo sklidimo modelio atitikimo su realiu signalų sklidimu įvertinimą, po to nustato ar objektas yra arti prie kurio nors iš vietos nustatyme naudojamo WI_AN prieigos taško, o po atlikto nustatymo, jei objektas yra arti WI_AN prieigos taško, objekto vietą skaičiuoja nenaudodamas konkrečios to prieigos taško išmatuotos RSSI reikšmės, bet pagal signalo sklidimo modelį suranda galimą objekto buvimo zoną apie tą prieigos tašką, naudojamas buvimo vietos patikslinimo metodas, sudarytas iš ne mažiau kaip dviejų etapų, kaupiantis pasirinkto dydžio kiekvieno objekto buvimo vietų istoriją, šią judėjimo istoriją toliau naudoja galimam objekto vietos patikslinimui.
  2. 2. WLAN objektų vietos nustatymo patalpų viduje būdas pagal 1 punktą, besiskiriantis tuo, kad vietos nustatymo algoritme atlieka signalo sklidimo modelio atitikimo su realiu signalų sklidimu įvertinimą, matuojant kiekvieno vietos nustatymo sistemoje naudojamo prieigos taško RSSI reikšmę iš visų kitų vietos nustatymo sistemoje naudojamų WI_AN prieigos taškų, išmatuotas RSSI reikšmės palygina su atitinkamomis RSSI reikšmėmis, esančiomis signalo sklidimo modelyje, toje vietoje; kur realiai yra prieigos taškas, palyginimo metu atitinkamų RSSI reikšmių skirtumui viršijus nustatytą ribą, informuoja vietos nustatymo sistemos vartotoją apie signalo sklidimo modelio neatitikimą realybei ir būtinybę atlikti duomenų pataisymą, kurie naudojami sudarinėjant signalo sklidimo modelį.
  3. 3. WI_AN objektų vietos nustatymo patalpų viduje būdas pagal 1 punktą, besiskiriantis tuo, kad vietos nustatymo algoritme nustato ar objektas yra arti prie kurio nors iš vietos nustatyme naudojamo WI_AN prieigos taško atsižvelgiant į objekto skleidžiamą signalo stiprumą ir sudarytus signalo sklidimo modelius.
  4. 4. WLAN objektų vietos nustatymo patalpų viduje būdas pagal 1 punktą, besiskiriantis tuo, kad vietos nustatymo patikslinimo metodas, apima šiuos etapus: a) atsitiktinio signalo stiprumo išsibarstymo įvertinimą, jei naujai apskaičiuota ir prieš tai surasta vieta skiriasi didesniu nei nurodytu atstumu, tai naują vietą perskaičiuoja ta pačia kryptimi kaip prieš tai surastą, bet neviršijant nurodyto atstumo, b) surastą vietą tikslina remiantis turima surastų vietų istorija, kaupia nurodyto dydžio paskutinių kiekvieno objekto rastų vietų istorija, o patikslinimą atlieka taikant deterministinius ir/arba tikimybinius metodus.
  5. 5. WLAN objektų vietos nustatymo patalpų viduje būdas pagal 1 punktą, besiskiriantis tuo, kad informacija apie prieigos taškų aptiktus WLAN objektus perduoda iš kiekvieno vietos nustatymo sistemoje veikiančio prieigos taško į serverį per vietinį tinklą.
  6. 6. WLAN objektų vietos nustatymo patalpų viduje būdas pagal bet kurį iš 1-4 punktų, besiskiriantis tuo, kad objekto vietos nustatymui naudoja prieigos taškų signalo sklidimo žemėlapius, kuriems sudaryti naudoja empirinius signalo sklidimo modelius.
  7. 7. WLAN objektų vietos nustatymo patalpų viduje būdas pagal bet kurį iš 1-4 punktų, besiskiriantis tuo, kad objekto buvimo vietą nustato, jei tas objektas buvo aptiktas ne mažiau kaip dviejų prieigos taškų.
LT2014056A 2014-04-04 2014-04-04 Belaidžio vietinio tinklo (wlan) objektų vietos nustatymo patalpų viduje būdas LT6116B (lt)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
LT2014056A LT6116B (lt) 2014-04-04 2014-04-04 Belaidžio vietinio tinklo (wlan) objektų vietos nustatymo patalpų viduje būdas
EP14177730.0A EP2928243B1 (en) 2014-04-04 2014-07-18 Method for the indoor positioning of wireless local area network (wlan) devices
DK14177730.0T DK2928243T3 (en) 2014-04-04 2014-07-18 PROCEDURE FOR INDOOR POSITIONING OF WIRELESS LOCAL DEVICES (WLAN)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
LT2014056A LT6116B (lt) 2014-04-04 2014-04-04 Belaidžio vietinio tinklo (wlan) objektų vietos nustatymo patalpų viduje būdas

Publications (2)

Publication Number Publication Date
LT2014056A LT2014056A (lt) 2014-10-27
LT6116B true LT6116B (lt) 2015-02-25

Family

ID=51212718

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
LT2014056A LT6116B (lt) 2014-04-04 2014-04-04 Belaidžio vietinio tinklo (wlan) objektų vietos nustatymo patalpų viduje būdas

Country Status (3)

Country Link
EP (1) EP2928243B1 (lt)
DK (1) DK2928243T3 (lt)
LT (1) LT6116B (lt)

Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20180070212A1 (en) * 2016-09-02 2018-03-08 Athentek Innovations, Inc. Systems and methods to track movement of a device in an indoor environment
CN106937308B (zh) * 2016-12-28 2021-12-28 上海掌门科技有限公司 一种用于确定用户访问服务区域及活动信息的方法与设备
DE102017120050A1 (de) * 2017-08-31 2019-02-28 Krones Ag Verfahren zum Planen von Verpackungsanlagen
CN107846721A (zh) * 2017-10-23 2018-03-27 林楚莲 一种基于 Wi‑Fi 直连技术的定位***及其方法
US10812939B2 (en) 2018-06-14 2020-10-20 Nextivity, Inc. In-building tracking system for distributed antenna systems
CN108924737B (zh) * 2018-06-20 2021-07-23 北京三快在线科技有限公司 定位方法、装置、设备及计算机可读存储介质
CN111257830B (zh) * 2018-12-03 2023-08-04 南京理工大学 基于预先设定ap位置的wifi定位算法
CN112825568B (zh) * 2019-11-20 2022-08-26 华为技术有限公司 对目标物进行定位的方法及装置
DE102020206849A1 (de) 2020-06-02 2021-12-02 Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung Elektrisches Gerät eines Smart Home Systems
CN113839725B (zh) * 2020-06-24 2023-05-09 华为技术有限公司 无线信号传播预测方法及装置
CN112566040B (zh) * 2020-11-26 2023-06-06 深圳北斗通信科技有限公司 车枪轨迹绑定融合方法、***及存储介质
CN112566055B (zh) * 2020-11-27 2022-06-10 巢湖学院 一种基于射频指纹匹配的室内定位算法

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2650693A2 (en) 2012-04-13 2013-10-16 Huawei Technologies Co., Ltd. Positioning method, device and system

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA2296812A1 (en) * 1999-02-17 2000-08-17 Lucent Technologies Inc. Method for combining multiple measurements to determine the position of a mobile transceiver
JP2005525003A (ja) * 2001-09-05 2005-08-18 ニューベリイ ネットワークス，インコーポレーテッド 無線ネットワークにおける位置検出および場所追跡
US7787891B2 (en) * 2006-12-20 2010-08-31 Intel Corporation Mobile station localization apparatus, systems, and methods

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2650693A2 (en) 2012-04-13 2013-10-16 Huawei Technologies Co., Ltd. Positioning method, device and system

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
P. BAHL, ET AL: "RADAR: an in-building RF-based user location and tracking system", NINETEENTH ANNUAL JOINT CONFERENCE OF THE IEEE, pages 775 - 784

Also Published As

Publication number Publication date
DK2928243T3 (en) 2019-02-11
LT2014056A (lt) 2014-10-27
EP2928243B1 (en) 2018-10-24
EP2928243A1 (en) 2015-10-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
LT6116B (lt) Belaidžio vietinio tinklo (wlan) objektų vietos nustatymo patalpų viduje būdas
CN104853317B (zh) 一种WiFi室内定位中指纹库的构建及更新方法
Basri et al. Survey on indoor localization system and recent advances of WIFI fingerprinting technique
EP2739988B1 (en) Devices, methods, and systems for radio map generation
CN109275095B (zh) 一种基于蓝牙的室内定位***、定位设备和定位方法
CN103379427B (zh) 一种定位方法、设备及***
CN112533163B (zh) 基于NB-IoT改进的融合超宽带和蓝牙的室内定位方法
Okşar A Bluetooth signal strength based indoor localization method
JP6395840B2 (ja) ＴｏＦフィンガープリント及びジオロケーションのための方法及び装置
CN102932742A (zh) 基于惯性传感器与无线信号特征的室内定位方法及***
US20150304816A1 (en) System and method for determining a position of a mobile unit
EP2491417B1 (en) Apparatus and method for determining a correspondence of a position with a reference position
CN109696167A (zh) 一种uwb室内三维定位***及方法
Mukhopadhyay et al. Novel RSSI evaluation models for accurate indoor localization with sensor networks
CN109839613B (zh) 一种使用路径信息校准的射频定位方法和装置
KR102134414B1 (ko) 액세스 포인트의 신호 세기를 이용하여 위치를 측정하는 장치 및 방법
EP3232220A1 (en) Method and device for estimating accuracy of a position determination
CN111866725B (zh) 一种基于wifi探针技术的人流检测方法
CN105866729B (zh) 一种基于用户行为特征的室内定位方法及装置
Wei et al. Indoor localization method comparison: Fingerprinting and Trilateration algorithm
KR101694521B1 (ko) 전파지문지도 생성 장치 및 방법
Tsai et al. Location Tracking and Forensic Analysis of Criminal Suspects’ Footprints
CN105898710B (zh) 一种基于虚拟定位节点的定位方法及装置
Heinemann et al. RSSI-based real-time indoor positioning using zigbee technology for security applications
Al Mamun et al. Radio map building with IEEE 802.15. 4 for indoor localization applications

Legal Events

Date Code Title Description
BB1A Patent application published

Effective date: 20140925

FG9A Patent granted

Effective date: 20150225

MM9A Lapsed patents

Effective date: 20220404