Positioning and Tracking utilizing Wireless Networks Full text

Γιώργος Γερακάκης
Σχολή Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Μηχανικών Υπολογιστών, ΕΜΠ
2008
Διπλωματική Εργασία
Περίληψη. Σκοπός της διπλωματικής εργασίας είναι η υλοποίηση τεχνικών για τον εντοπισμό (positioning) και τη συνεχή ιχνηλάτηση (tracking) της θέσης ενός κινούμενου χρήστη, στηριζόμενοι σε γενικής χρήσης ασύρματα δίκτυα, όπως π.χ. WiFi, GSM, κτλ. Η βασική ιδέα είναι η αξιοποίηση των σταθμών εκπομπής/βάσης, πάσης φύσεως ασύρματων δικτύων, ως απλών «φάρων» (beacons). Χωρίς να απαιτούμε διασύνδεση με το ασύρματο δίκτυο ή τη σύμφωνη γνώμη του ιδιοκτήτη του, κατορθώνουμε να προσφέρουμε υπηρεσίες εκτίμησης θέσης/ιχνηλάτησης με ακρίβεια ίδιας τάξης με αυτή που προσφέρει το δίκτυο GPS. Για παράδειγμα, τα ασύρματα δίκτυα WiFi που σχεδόν όλοι μας έχουμε στο σπίτι μας, εκπέμπουν διαρκώς ένα σήμα προς κάθε ενδιαφερόμενο, ακόμη και αν απαγορεύουν τη χρήση υπηρεσιών διασύνδεσης χωρίς τη συγκατάθεση του διαχειριστή. Επαληθεύοντας το ρητό «τα σκουπίδια ενός είναι ο πλούτος κάποιου άλλου», κατορθώνουμε να συλλέξουμε γνώση από αυτό το σήμα-σκουπίδι και τελικά να εξάγουμε πλούτο. Οι τεχνικές μας είναι στην παρούσα φάση συμπληρωματικές υφιστάμενων μεθόδων (π.χ. GPS, A-GPS), ενώ μπορούν και να τις αντικαταστήσουν πλήρως υπό συγκεκριμένες προϋποθέσεις. Σε κάθε περίπτωση, στόχος μας ήταν να αναζητήσουμε λύσεις στα εγγενή προβλήματα αξιοπιστίας (π.χ. εσωτερικοί χώροι), ευχρηστίας (π.χ. διακριτές συσκευές), αυτονομίας (π.χ. αυξημένη κατανάλωση GPS) και ασφάλειας (π.χ. αποκάλυψη της θέσης του χρήστη σε τρίτους) που οφείλονται στη χρήση υφιστάμενων μεθόδων. Στο πλαίσιο της διπλωματικής εργασίας υλοποιήσαμε και αξιολογήσαμε τους σημαντικότερους αλγόριθμούς της βιβλιογραφίας, ενώ προχωρήσαμε στην επέκτασή τους εισάγοντας νέες έννοιες και τεχνικές. Πέρα λοιπόν από την υλοποίηση και πειραματική αξιολόγηση της ακρίβειας και πολυπλοκότητας υφιστάμενων αλγορίθμων, η συνεισφορά μας συνοψίζεται: (α) στην προσαρμογή τεχνικών που έχουν αναπτυχθεί για εσωτερικούς χώρους, σε εξωτερικούς χώρους, (β) στην εισαγωγή τεχνικών προσαρμογής χάρτη (map matching) ως μοντέλο κίνησης, (γ) στην εισαγωγή τεχνικών προσαρμογής χάρτη για την εξομάλυνση και βελτίωση των αποτελεσμάτων και (δ) στη βελτίωση του τρόπου μέτρησης του σφάλματος τεχνικών εκτίμησης θέσης σε περίπτωση κίνησης σε οδικό δίκτυο ή γενικότερα έναν γράφο.